solche Werkstoffe nicht mit Wachs, sondern verteilt die elektrische Ladung in der Oberfläche des verwendeten Kunststoffes so, dass sie Wasser

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1 Inhalt

2 solche Werkstoffe nicht mit Wachs, sondern verteilt die elektrische Ladung in der Oberfläche des verwendeten Kunststoffes so, dass sie Wasser abstoßen. Zusätzlich haben diese Substanzen eine regelmäßige Struktur von wenigen Tausendstel Millimetern, die einem Nagelbrett oder eben einer Lotusblüte ähnelt. Für teures Geld stellen die Wissenschaftler der Fraunhofer-Gemeinschaft mit Laserlicht Metallfolien her, die eine solche Nagelbrett-Struktur haben. Von diesen werden dann für wenige Cent mehrere Hunderttausend Kunststoff-Folien abgeformt, die schmutzabweisende Eigenschaften haben. Sogar in künstliche Blutgefäße oder Herzklappen bauen Wissenschaftler inzwischen Lotusoberflächen ein. Mit künstlichen Venenund Arterienabschnitten oder auch mit künstlichen Gefäßstützen, sogenannten Stents, verhindern Chirurgen einen Herzinfarkt, weil diese die Gefäße offen halten, die zu verstopfen drohen. Allerdings haften sich bestimmte Blutbestandteile gern an diese Werkstoffe und drohen dadurch, das offen gehaltene Gefäß nach einiger Zeit erneut zu verschließen. Mit dem von Wilhelm Barthlott entdeckten Prinzip wollen die Forscher das

3 entdeckten Prinzip wollen die Forscher das erneute Zuwuchern der Gefäße verhindern. Salvinias luftiges Kleid Einen anderen Oberflächen-Effekt aus der Natur haben die Forscher um Barthlott gemeinsam mit Wissenschaftler-Kollegen aus Bonn, Karlsruhe und Rostock unter die Lupe genommen: den Salvinia-Effekt. Er ist benannt nach dem Schwimmfarn Salvinia molesta einer auf Tümpeln und langsam strömenden Flüssen lebenden Pflanze, die mit einer besonderen Eigenschaft glänzt: Taucht der Farn ins Wasser ein, bleibt er dennoch trocken. Dafür sorgt eine dünne Haut aus Luft, mit der er sich unter Wasser umgibt. Sie verhindert, dass Wurzeln und Blätter von Salvinia nass werden. Um die Lufthülle festzuhalten, besitzt der Schwimmfarn unzählige kleine Härchen, die aussehen wie winzige Schneebesen. Sie krallen sich gewissermaßen am Wasser über dem Luftkleid fest und halten es so von der Oberfläche der Pflanze fern. Wenn es gelänge, dieses Prinzip technisch auf Schiffsrümpfe zu übertragen, meinen die Forscher, ließe sich deren Reibung im Wasser um rund zehn

4 deren Reibung im Wasser um rund zehn Prozent verringern und damit der Verbrauch an Treibstoff deutlich senken. In manchen Fällen sind biologische Kniffe wie der Lotus-Effekt machtlos. Denn er hängt nicht nur von der Oberflächenbeschaffenheit der beteiligten Substanzen ab, sondern auch von der Oberflächenspannung des Wassers. Die Oberflächenspannung lässt sich jedoch verändern. Waschmittel zum Beispiel verringern sie in besonders großem Maße. Die Waschlauge wird dadurch von wasserabstoßenden, hydrophoben Oberflächen viel weniger abgestoßen und kann so gut in die Fasern der Wäsche eindringen und dort festhaftende Schmutzpartikel herauslösen. Beim Wäschewaschen ist diese Verringerung der Oberflächenspannung daher sehr praktisch.

5 Vorbild Pflanzenfasern Verbundprofile in der Bauindustrie In der Natur gibt es nur nur vier Arten von Fasern: Cellulose in Pflanzen, Collagen in Tieren, Chitin in Insekten und Krustentieren sowie Spinnenseide. Diese Fasern haben allesamt eine sehr hohe Fähigkeit zur Lastaufnahme. Gleichzeitig aber besitzen sie eine geringere Dichte als die meistverwendeten technischen Fasern Glas, Karbon und Aramid. Durch ständig verbesserte Analyseverfahren werden immer neue Erkenntnisse bezüglich Aufbau und Funktionsweise von biologischen Faserverbundwerkstoffen gewonnen, um deren»tricks«für die Entwicklung neuer Materialien zu nutzen. Ein Teilgebiet der Bionik beschäftigt sich zudem mit der Verbesserung bestehender Faserverbundwerkstoffe, vor allem für Einsätze im Bau.

6 Einsätze im Bau. Faserverbundwerkstoffe funktionieren nach dem Prinzip, dass hochfeste, lasttragende Fasern in eine formgebende, lasteinleitende Grundmatrix eingebettet sind. Demnach ist auch das klassische Baumaterial Stahlbeton genauso wie sein frühes pflanzliches Vorbild Holz ein Faserverbundwerkstoff. Während beim Holz feste und steife Holzfasern in die weichere Ligninmatrix eingebettet sind, sind beim Stahlbeton Zugkraft aufnehmende Stahlfaserbündel in den Druck aufnehmenden Beton eingelagert. Als zunehmend interessante Werkstoffe für die Bauindustrie stellen sich jedoch die technischen Faserverbundwerkstoffe dar. Trotz höherer Herstellungskosten bietet diese Werkstoffgruppe gegenüber Metall, Holz oder Stahlbeton vielfältige Vorteile für Bauindustrie und Architektur. Dazu zählen hohe Festigkeit, Steifigkeit und Ermüdungssicherheit bei geringem Gewicht, eine große Auswahl an möglichen Formen und Farben sowie eine gute Wärmedämmung. Hinzu kommen Korrosionsbeständigkeit bzw. geringe Empfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen