Vorbild Natur

Stella Pfeifer
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Die Natur liefert viele Ideen für zukunftsweisende Lösungen in Wissenschaft und Technik. Sechs spannende Beispiele aus der aktuellen Bionikforschung.

Der Kiefernprachtkäfer

Der Kiefernprachtkäfer liebt das Feuer, denn nur im Bast verbrannter Bäume entwickeln sich die Larven des Käfers vollständig. Damit er die Flammen besser orten kann, befinden sich an seinem Körper infrarotempfindliche Organe, die auch viele Kilometer entfernte Brände wahrnehmen können. Oft findet man deswegen nach Waldbränden eine sehr hohe Besiedlungsdichte der nur etwa einen Zentimeter kleinen Käfer in den ausgebrannten Gebieten. Da die Ortung der Feuer so exakt ist und über weite Distanzen hinweg funktioniert, wurden Forscher auf den Kiefernprachtkäfer aufmerksam und haben mit der Entwicklung eines Brandfrüherkennungssystems nach dem Vorbild des Käfers begonnen.

Der Gepard

Die Tatze des Geparden ist äußerst effizient: Beim Rennen ist sie schmal, und durch den niedrigen Widerstand sorgt sie für einen schnellen Sprint. Muss der Gepard bei der Jagd plötzlich abbremsen oder die Richtung wechseln, spreizt er seine Tatze und vergrößert dadurch die Kontaktfläche zum Boden. Die Kraft der Bewegung wird schneller abgeleitet und der Stand des Geparden ist sofort fest und sicher. Nach diesem Beispiel entwickelten Ingenieure in der Automobilindustrie einen Reifen, der sich beim Bremsen durch den erhöhten Druck der Bremsachsen ausdehnt. Bis zu zehn Prozent Bremsweg können durch den erhöhten Rollwiderstand gespart werden, auch der Spritverbrauch sinkt.

Der Eisbär

Um warm zu bleiben, hat sich die Natur für den Eisbären etwas Besonderes einfallen lassen. Sein langes, weißes Fell nimmt Licht auf und leitet es bis auf die schwarze Haut des Tieres weiter. Die einzelnen Haare des Fells bestehen aus hohlen Fasern und funktionieren als Lichtleiter, die die Lichtwellen schnell weiterleiten. Forscher sind sich noch uneinig, ob die Lichtwellen während dieses Vorgangs in Wärmewellen umgewandelt werden, die den Effekt noch zusätzlich verstärken. Fest steht: Die Luftpolster zwischen den Haaren im Fell sorgen zusätzlich für eine lang anhaltende Wärme, der Bär friert nicht. Forscher arbeiten nun an einem künstlichen Eisbärenfell, das zur Gebäudedämmung eingesetzt werden kann. Erste Prototypen sind bereits entwickelt: Gebäude mit unebenen Dächern können mit dem flexiblen Gewebe, das an einen Teppich erinnert, gedämmt werden.

Blattadern und Blutgefäße

Ein Sonnenkollektor wandelt Sonnenstrahlen in thermische Energie um. Ein wichtiger Bestandteil jedes Sonnenkollektors ist der Solarabsorber. Dieser ist verantwortlich für die Übertragung der Sonnenstrahlen auf das Wärmeträgermedium. Häufig jedoch sind eine ungleichmäßige Durchströmung oder ein Druckabfall verantwortlich für die sinkende Energieeffizienz des Solarabsorbers. Sucht man in der Natur nach ähnlichen biologischen Strukturen, wird man schnell fündig, denn jeder Mensch trägt ein solches Durchströmungssystem mit sich: Die eigenen Blutgefäße sind ein perfektes Beispiel für eine funktionierende und effiziente Durchströmung. Forscher entwickelten daher eine darauf basierende Technologie, die die Durchströmung der Solarabsorber verbessert. Die Energieeffizienz wird erhöht.

Der Dornteufel

Der Moloch horridus oder auch Dornteufel lebt in den Trockengebieten Australiens. Damit er nicht verdurstet, transportieren mikroskopisch kleine Rillen am Körper das Wasser aus Regenfällen und Nebel mithilfe des Kapillareffekts zum Maul. Textilentwickler nahmen sich das Tier zum Vorbild, um Sportkleidung zu entwickeln, die ähnlich funktioniert. Der Schweiß des Sportlers wird durch ein Rillensystem an besonders kühlungsbedürftige Körperregionen transportiert und verhindert so eine Überhitzung.

Der Granatapfel

Silizium-Anoden können im Vergleich zu den bisher verwendeten Anoden aus Grafit bis zu zehnmal mehr Energie in Lithium-Ionen-Akkus speichern. Beim Auf- und Entladen der Silizium-Anode wird das Silizium jedoch schnell brüchig. Eine kommerzielle Verwendung des effizienten chemischen Elements war somit bisher ausgeschlossen, denn der Akku hatte nur eine geringe Lebensdauer. Die Lösung des Problems fanden Entwickler in einem Obstgarten. Aktuell wird nämlich an einem Akku gearbeitet, welcher die Silizium-Anoden so anordnet wie der Granatapfel seine Kerne: Vom Fruchtfleisch eingeschlossen, bleiben die essbaren Kerne lange haltbar und sind gut geschützt. Dieses Phänomen wird abgekupfert: Die Siliziumteilchen werden mehrfach umhüllt und sind so länger leistungsfähig und haltbar. Ein passender Prototyp wurde bereits entwickelt und erwies sich in mehreren Tests als effizient.

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