Neues Haftmaterial nach Käfer-Vorbild

6. November 2006, 13:02
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Mikrohärchen mit Pilzkopf kleben gut - Anwendungen reichen von wieder verwendbarem Klebeband bis zu Sohlen für Kletterroboter

Stuttgart - In Zukunft könnten Roboter vielleicht ganz einfach die Decke hochklettern: Forschern des Max-Planck-Instituts für Metallforschung in Stuttgart ist gemeinsam mit der Gottlieb Binder GmbH eine besondere Erfindung gelungen, die sie aus dem Tierreich abgeschaut haben: Die Fußsohlen von verschiedenen Käfern sind mit speziell geformten Mikrohärchen ausgestattet, an denen sich winzige an Pilzköpfchen erinnernde Strukturen befinden. Diese Konstruktion erlaubt es den Tieren auch Kopfüber an den Wänden zu laufen.

Die Anwendungsbereiche dieser Mikrohärchen ist, so berichtet die Max-Planck-Gesellschaft, mannigfaltig: Sie reichen von wieder verwendbarem Klebeband bis hin zu Schuhsohlen für Kletterroboter und sind somit von großer technologischer Relevanz. Den Forschern ist bereits seit einigen Jahren bekannt, wie Insekten, Spinnen und Geckos zu dem bemerkenswerten Talent kommen, an Wänden oder Decken spazieren zu gehen: Extrem dünne Härchen lassen ihre Füße regelrecht an der Wand kleben.

Struktur entscheidend

Die Forscher des Max-Planck-Instituts unter dem Projektleiter Stanislav Gorb haben auch festgestellt, dass die Struktur der Härchen entscheidend ist, wie stark die Haftung ist. Eine besonders starke Haftung erzielen beispielsweise spatelförmige Haarenden.

Nach der Erkenntnis über das Wirkprinzip der Härchen, wollten die Forscher das System der Natur für ihre eigenen Anwendungen nachbauen. Dies erwies sich allerdings als sehr kompliziert, denn die künstlichen Klebefüßchen der ersten Generation hielten kaum dem Stand, was sie versprachen. Nun sind die Wissenschaftler bei der Nachahmung des biologischen Haftmechanismus einen großen Schritt weiter gekommen: Sie entwickelten ein Material, dessen biomimetische Mikrostruktur exzellente Hafteigenschaften bewirkt.

In den ersten Versuchen hatte das neuartige künstliche Haftsystem tatsächlich wesentliche Vorzüge im Vergleich zu vorherigen Konstruktionen. So hält es hunderte Anwendungen nacheinander durch, hinterlässt keine sichtbaren Spuren und regeneriert sich vollständig von Verschmutzungen, wenn man es mit Seife wäscht. In Berechnungen ergab sich, dass fünf Quadratzentimeter des Materials an Wänden mit glatten Oberflächen bis zu hundert Gramm schwere Gegenstände halten. An der Decke waren es allerdings erheblich weniger.

Raue Oberflächen problematisch

In den Versuchen erwiesen sich Glas oder poliertes Holz gut als Unterlage. Auf rauen Oberflächen war der Halt allerdings nicht optimal. "Aber Insekten haben auch Schwierigkeiten an Oberflächen mit feiner Rauhigkeit zu laufen, dies ist ein grundsätzliches Problem des Haftmechanismus", meint Gorb, der sich bereits seit Jahren mit Bionik beschäftigt.

Als großes Problem bei der Herstellung des Haftfußes stellte sich die Wahl des geeigneten Materials heraus. Da wie beim Kuchenbacken eine "Backform" als Vorlage dient, muss die Polymer-Mischung die entsprechenden Eigenschaften aufweisen - sie darf weder zu dünnflüssig noch zu viskos sein. Derzeit arbeiten die Forscher noch daran, die Haftung durch Verfeinerung der Strukturen noch weiter zu verbessern. (pte/red)

  • Das neue Haftmaterial nach Käfer-Vorbild klebt auf glatten Flächen ganz ordentlich, mit rauen Oberflächenstrukturen hat es jedoch Probleme.
    foto: max-planck-gesellschaft

    Das neue Haftmaterial nach Käfer-Vorbild klebt auf glatten Flächen ganz ordentlich, mit rauen Oberflächenstrukturen hat es jedoch Probleme.

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