halten und loslassen

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Hafthaare eines Männchens bei dem Kartoffelkäfer Leptinotarsa decemlineata
in eine Richtung verschieben lässt. Die
Arbeitsgruppe hat noch jede Menge Arbeit
vor sich, um die Folie bei unterschiedlichen
Bedingungen (z.B. Luftfeuchtigkeit,
Rauheit des Untergrundes,
schmutzige und verschmierte Oberflächen,
maximale Anzahl der Haftzyklen, etc.) zu
charakterisieren.
Mit den pilzköpfigen Hafthärchen ist
jetzt nur ein Mechanismus, der Insekten
Halt gibt, technisch umgesetzt. Trotzdem
ist ihre Hafttechnik den künstlichen immer
noch klar überlegen: Die Insekten,
Spinnen und Geckos können nach Belieben
zwischen den Haft- und Verklammerungsmethoden
wechseln, je nachdem,
über welchen Untergrund sie gerade laufen.
In einer Zusammenarbeit mit der Robotik
Gruppe um Prof. Dr. Roger Quinn
(Case Western Reserve University, Cleveland,
OH, USA) und Firma Tetra GmbH
(Ilmenau) werden solche Prinzipien in
Kletterrobotern implementiert. Es gibt
noch viel zu tun.
Die aus Untersuchungen an biologischen
Objekten erhaltenen Ergebnisse
verdeutlichen für Materialwissenschaftler
die Notwendigkeit, die inhärenten Materialeigenschaften
mit der Geometrie des
Kontakts zu verknüpfen. Die Effizienz der
natürlichen Systeme kann nicht eins zu
eins umgesetzt werden, aber einige der
Konzepte lassen sich in die Welt der Materialien
übertragen, um Oberflächen mit
bestimmten Eigenschaften und Funktionen
zu konstruieren, die man in biologischen
Systemen beobachtet hat. Wir
glauben, dass die immense Vielfalt biologischer
Haftmechanismen Materialwissenschaftler
und Ingenieure beständig zur
Entwicklung neuer Materialien und Systeme
anregen wird. Daher sollten breit angelegte
vergleichende funktionelle Untersuchungen
an biologischen Oberflächen
intensiviert werden, um daraus die wesentlichen
strukturellen, chemischen und
mechanischen Prinzipien abzuleiten, die
sich hinter den Funktionen verbergen.
01/09 ■
Hafthaare bei der Fliege Calliphora vicina
Die Nutzung der lebenden Natur als eine
endlose Quelle der Inspiration kann als
ein weiterer Grund angesehen werden,
biologische Vielfalt zu erhalten.
Diese Arbeit wurde als Teil des EUROCORES FANAS-Programms
der European Science Foundation gefördert durch
Mittel der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG (Vertrag
Nr. GO 995/4-1) und des EC Sixt Framework-Programms
(Vertrag Nr. ERAS-CT-2003-980409) sowie des Biona Projekts
des Bundesministeriums für Bildung und Forschung
(BMBF Biona 01 RB 0802A).
Weiterführende Literatur
Bücher
S.N. Gorb (2001) Attachment devices of insect cuticle. Dordrecht:
Springer.
M. Scherge and S. N. Gorb (2001) Biological micro- and
nanotribology. Berlin: Springer.
S.N. Gorb, editor (2009) Functional surfaces in biology.
Dordrecht: Springer.
Originalartikel
S. N. Gorb (2006) Functional surfaces in biology: mechanisms
and applications. In: Biomimetics Biologically Inspired
Technologies, edited by Y. Bar-Cohen, Boca Raton: CRC
Press, p. 381-397.
S.N. Gorb, M. Varenberg, A. Peressadko and J. Tuma (2007)
Biomimetic mushroom-shaped fibrillar adhesive microstructure.
J. R. Soc. Interface 4: 271-275.
S.N. Gorb, M. Sinha, A. Peressadko, K.A. Daltorio and R.D.
Quinn (2007) Insects did it first: a micropatterned adhesive
tape for robotic applications. Bioinspiration and Biomimetics
2: 117-125.
S.N. Gorb and M. Varenberg (2007) Mushroom-shaped geometry
of contact elements in biological adhesive systems. J.
Adhesion Sci. Technol. 21: 1175-1183.
M. Varenberg and S. Gorb (2008) Close-up of mushroomshaped
fibrillar adhesive microstructure: contact element
behaviour. J. R. Soc. Interface 5: 785-789.
> sgorb@zoologie.uni-kiel.de
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