Komplexes Kraftkleben

Archiv: Schöne Biologie

Ralf Neumann


Rauschen

In dem Moment, in dem wir meinen, gewisse Dinge zu verstehen, rufen viele sofort: Dann lasst es uns anwenden! Schließlich funktioniert in der Natur vieles auf derart schlanke Weise, dass wir analoge Techniken, Fertigkeiten oder Hilfsmittel nur allzu gerne in unserem eigenen Leben nutzen würden. Und weil das erfolgreiche Abgucken und Entwickeln solch effektiver „Lebenshilfen“ aus natürlichen Vorbildern zudem gute Gewinne bringen kann, wird es auch zigfach versucht.

Allzu oft aber funktioniert der „Transfer“ von Qualitäten, die die Evolution hervorbrachte, in menschgemachte technische Errungenschaften nur schlecht. Oder gleich gar nicht. Und weshalb? Eben – weil wir oftmals nur meinen, etwas zu verstehen.

Nehmen wir die Geckos als Beispiel. Über tausend Spezies zählen zu dieser Reptilienfamilie, die die Evolution zu eindeutigen Weltmeistern im Deckenlaufen gemacht hat. Und was könnten wir Menschen nicht alles mit entsprechenden technischen Gimmicks zustande bringen, die ganz nach Art der Gecko-Füße enorm fest haften und sich trotzdem sofort wieder leicht und locker lösen lassen? Dies auf Oberflächen nahezu aller Art, unbegrenzt oft und ohne irgendwelche Spuren zu hinterlassen?

Aber haben Sie schon mal den Lampenmonteur mit Gecko-Schuhen und -Handschuhen an der Decke kleben sehen? Oder den Fensterputzer an der Glasfassade aufsteigen?

Es funktioniert also offenbar noch nicht, das Evolutions-„erschaffene“ Haftprinzip der Gecko-Füße erfolgreich technisch nachzubauen. Doch warum? Schließlich meinten wir doch, die zugrundeliegenden Mechanismen verstanden zu haben: Mit den ordentlich aufgereihten Mini-Hafthaaren auf der Zehensohle tritt der Gecko millionenfach in Nano-Kontakt mit der Oberfläche, wodurch jedes einzelne Mal schwache Van der Waals-Kräfte auftreten. Und die summieren sich letztlich derart auf, dass sie den Gecko-Fuß dort letztlich festhalten. Verändern die Kletterakrobaten dann minimal den Winkel und die Flexibilität der winzigen Hafthärchen, können sie diesen ohne weiteres Gezerre wieder lösen (J Appl Phys 116: 074302).

Zugegeben, allein dies dürfte gestandene Ingenieure trotz des Wissens um den Mechanismus schon vor große Nachbastel-Probleme stellen. Doch das ist es nicht alleine. Gleich mehrere Studien zeigten zuletzt, dass hinter der Gecko-Haftkraft doch noch ein wenig mehr steckt – und dass man sie bis heute nicht wirklich vollständig versteht.

So wusste man beispielsweise schon lange, dass die Haft-Finesse der Geckos weitgehend versagt, wenn sie an Antihaft-Beschichtungen aus Polytetrafluorethylen (Teflon®) hoch müssen. Interessanterweise kehrte jedoch sämtliche Kletterkunst wieder zurück, wenn das Teflon mit einem Wasserfilm überzogen oder gänzlich untergetaucht war (PNAS 110(16):6340-5). Was die Autoren zu dem Schluss bewog, dass offenbar Flüssigkeitsbrücken noch zusätzliche Kapillarkräfte zur Haft-Power beisteuern können.

Und auch elektrostatische Kräfte sind wieder in der Diskussion, seitdem kanadische Forscher die Kraft maßen, die jeweils nötig war, um Gecko-Zehen von verschiedenen Materialien zu lösen, mit denen sie etwa gleich große Van-der-Waals-Kräfte bilden. Die Unterschiede waren deutlich. Und wo sie besonders stark hafteten, hatten sich die zuvor ladungsneutralen Gecko-Zehen positiv aufgeladen – und die Kletterflächen dagegen entsprechend negativ ­ (J R Soc Interface 11: 20140371).

Offenbar also wieder ein Phänomen, das man zu vorschnell meinte verstanden zu haben. Und sicher nicht das letzte.



Letzte Änderungen: 11.06.2016


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