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Hightech nach natürlichem Vorbild

 

Geniale Erfinder und Pioniere wie Leonardo Da Vinci oder Otto Liliental träumten schon vor Jahrhunderten davon, dass der Mensch fliegt wie ein Vogel. Noch heute orientieren sich Flugzeugingenieure an Vögeln. Doch nicht nur die Luftfahrt lässt sich von Tieren inspirieren: Viele Wissenschaftler schauen bei der Natur ab. Von Algen über Eisbären bis hin zu Spinnen bieten dabei zahlreiche Lebewesen die Vorlage für kluge Erfindungen.

Winglets: Effizientes Fliegen

FlugzeugSeit den ersten Flugversuchen Otto Lilienthals Anfang des 20. Jahrhunderts sind einige Jahre vergangen. Heute geht es für die Ingenieure weniger darum, ob, sondern vielmehr, wie effizient man fliegt. Trotzdem ist ihre erste Inspiration auch heute noch der Vogelflug. Denn vor allem Vögel wissen, wie man energiesparend fliegt. Moderne Flugzeuge sind mittlerweile mit sogenannten Blended Winglets oder Raked Wingtips am Flügelende ausgestattet. Dabei handelt es sich um meist nach oben verlängerte Außenflügel an den Tragflächen. Sie reduzieren Luftverwirbelungen und dadurch den Luftwiderstand des Flugzeugs. Der Effekt: Ein um drei bis fünf Prozent niedrigerer Treibstoffverbrauch, weniger CO2– und Stickstoff-Ausstoß sowie verringerte Geräuschemissionen.

Der Salvinia-Effekt: Luftpolster für Frachtschiffe

FarnSchwimmfarne der Art Salvinia haben extrem wasserabweisende Oberflächenstrukturen, die unter Wasser Luft einschließen und sie so trocken halten. Solche lufthaltenden Oberflächen reduzieren auch bei Wassertieren wie dem Rückenschwimmer den Reibungswiderstand. Für die Schifffahrt sollen diese Effekte nutzbar gemacht und Schiffsrümpfe mit einer hydrophoben Schicht überzogen werden. Denn: Der Löwenanteil des weltweiten Warentransports erfolgt auf dem Seeweg. Das bedeutet gleichzeitig, dass der Güterverkehr enorm viel Energie in Form von Treibstoff verbraucht. Luftpolster am Schiffsrumpf auf Basis des Salvinia-Effekts hingegen könnten bis zu einem Prozent des gesamten Energieverbrauchs in der Schifffahrt einsparen.

Eisbärenfell: Die perfekte Wärmedämmung

EisbärEisbärenfell lässt Sonnenstrahlen durch, die schwarze Haut darunter erwärmt sich und leitet die Wärme an das Blut weiter. Der Blutkreislauf sorgt dann für eine angenehme Körpertemperatur. Das Fell wiederum schließt Luft ein, die ähnlich einer Thermoskanne, die Wärme hält. Deshalb friert der Polarbär auch bei minus 40 Grad Celsius nicht. Menschen sind bei solchen Temperaturen hingegen auf wärmende Kleidung angewiesen. Entwickler von Hightech-Outdoor-Kleidung haben sich das Wirkprinzip des Eisbärfells abgeschaut und nutzen den luftgepolsterten Aufbau bei der Herstellung von Winterjacken.

Von Strahlentierchen lernen: Fundamente für Offshore-Windkraftanlagen

OffshoreWinzige Strahlentierchen und Algen dienen beim Bau von Offshore-Windkraftanlagen als Vorbild für die Fundamente. Radiolarien beispielsweise verfügen über sehr stabile und leichte Schalenstrukturen. Diese helfen den Einzellern dabei, in den oberen Meeresschichten zu bleiben und sich gegen Fressfeinde zu schützen. Für das Fundament von Offshore-Windkraftanlagen haben Forscher des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung in Bremerhaven, diese mikroskopisch kleine Struktur auf eine Größe von 40 Metern übertragen. Mithilfe des „Evolutionary Light Structure Engineering“-Verfahrens (ELiSE) entwickelten sie eine spezielle Konstruktion in Leichtbauweise. Die neue Lösung ermöglicht es beim Bau von Windkraftanlagen im offenen Meer bis zu 37 Prozent des Gewichts von Fundamenten einzusparen.

Künstliche Spinnenseide: Vielseitige Hightech-Textilien

Spinnenseid AMSilk (Quelle: Amsilk GmbH)

Spinnenseid AMSilk (Quelle: Amsilk GmbH)

Spinnenseide ist extrem stabil, dehnbar und ultra-leicht. Ein Faden einer Gartenkreuzspinne, der einmal um die Welt reicht, wiegt lediglich 500 Gramm. Spinnennetze, die nicht dicker sind als ein Stift, könnten einen voll beladenen Jumbojet fangen. Dieser extrem belastbare Faden eignet sich für zahlreiche Industrien. Im Labor hergestellte Spinnenseide ist 25-mal stabiler als ein vergleichbarer Stahldraht und deutlich dehnbarer als Nylon. Die Firma AMSilk produziert in Kooperation mit der TU München ein solches Material – sogenannten Biosteel®. Anwendungsbereiche für das hautfreundliche bionische Hightech-Garn sind Hochleistungstextilien, Sportartikel oder Gewebeträgertextilien. Auch die Medizintechnik verwendet die künstliche die Spinnenseide. Beispielsweise eignet sie sich zur Herstellung von chirurgischem Nahtmaterial, Wundauflagen oder Umhüllungen für Implantate.

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2 Kommentare

Jörg Lilienthal

Schöner Artikel! Nur eine kleine Bitte : Wenn Sie den „Otto“ ganz oben im Bild haben, dann aber bitte mit mit „h“: Lilienthal 🙂

21 grad Redaktion

Hallo Jörg,

schön, dass Dir der Artikel gefällt. Danke für Deinen Hinweis! Haben wir angepasst.

Dir ein schönes Wochenende
Dein 21 grad Team

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