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Geckos: zu Fuss gegen die Schwerkraft

Sie laufen lockerleicht an glatten Oberflächen empor, scheinen an der Decke zu kleben und sind dann doch auf einmal blitzschnell bei ihrer halsbrecherischen Jagd nach Moskitos. Aus gutem Grund gelten Geckos in warmen Ländern als beliebte Hausmaskottchen – und sie gehören sicher zu den faszinierendsten Arten im Tierreich. Die aussergewöhnlichen Fähigkeiten dieser Echsen haben Wissenschaftler in der ganzen Welt auf den Plan gerufen. Sie erforschen insbesondere die spektakulären Haftungs- und Klebverfahren der Geckofüsse.

Anziehende Elektronen
Eine wesentliche Erkenntnis lautet: Geckos «kleben» ganz ohne Chemie. Das Halten und Haften selbst auf aalglatten Untergründen ist damit vollständig ungiftig. Der «Trick» sind Milliarden von winzigsten Härchen, sogenannte Spatulae, die etwa 200 Nanometer breit und lang sind. Physikalisch wird die Haftwirkung von der zwischenmolekularen «Van der Waals-Kraft» bewirkt. Dabei wird durch eine elektrostatische Interaktion eine intermolekulare Anziehung erzeugt, die wie ein Magnet wirkt. Physikalisch betrachtet synchronisieren dabei die Elektronen in den Molekülen und Atomen ihre Bewegungen. Es kommt zu einer elektrischen Anziehung zwischen ihnen und den ruhenden Kernen. Wie stark diese ist, beweist ein Vergleich: Eine mit den Geckofuss-Nanohärchen bestückte Briefmarke könnte einen Ziegelstein halten.

Solche Kräfte beflügeln die Fantasie der Forscher. Einige glauben sogar, dass es das Gecko-Prinzip bis ins Weltall schaffen kann. So haben Ingenieure der kanadischen Simo Fraser University einen Roboter entwickelt, der ohne Magnete, Saugnäpfe oder Klebstoff glatte Wände hochklettern kann. Die europäische Weltraumagentur ESA ist überzeugt, dass sich solche Roboter bald im Weltall an den Aussenseiten von Raumschiffen, Weltraumstationen oder Satelliten entlang bewegen könnten. Einen Test im luftleeren Raum und unter extremen Temperaturen haben die Roboter-Füsse in einem ESA-Labor im niederländischen Noordwijk jedenfalls bestanden. Andere «irdischere» Einsatzmöglichkeiten für den Gecko-Roboter könnten das Putzen von schwer zugänglichen Fenstern und Glasfassaden, die Inspektion von Gebäuden oder die Suche nach Verschütteten sein.

Haarige Folie
Darüber hinaus gibt es weitere, sehr alltagstaugliche technische Umsetzungen des Naturvorbilds. So gilt das sogenannte «Gecko-Tape» schon jetzt als Revolution in der Medizintechnik. Ein Klebeband ohne Kleber, das ohne giftige Zusatzstoffe beispielsweise auch auf grossflächigen Wunden hält. Solche Anwendungen und mehr hatten die Forscher der Christian-Albrechts-Universität in Kiel im Blick, als sie in Zusammenarbeit mit der Firma Gottlieb Binder diese «haarige» Folie entwickelt hatten. Damit räumten sie auch prompt bei den weltweit renommierten iFProduct Design Awards einen Hauptpreis ab. Die Jury war restlos begeistert: «Dieses Produkt hat seinen Gold Award verdient, weil das kein Klebeband ist, das klebt wie ein Klebstoff, sondern – dank seiner Oberflächenstrukturen – spurlos wieder entfernt werden kann. Das Material haftet nicht nur auf glatten, sondern auch an unebenen Oberflächen, sogar auf Menschenhaut – einfach fantastisch.»

Das Textil, das am Fenster klebt

Das Gecko-Prinzip greift auch bei Textilien. Aus Stoffen, die ohne Klebstoffe an Scheiben haften, hat das Schweizer Traditionsunternehmen Création Baumann aus Langenthal revolutionäre «mobile Fensterkleider» entwickelt. Product Manager René Hofmann erklärt, was dahinter steckt.

Herr Hofmann, wie ist es zur Entwicklung des Textils Gecko gekommen und inwieweit war die Echse ein Vorbild dafür?
René Hofmann: Die revolutionäre Entwicklung basiert auf der Idee aus der Basler Hochschule für Gestaltung und Kunst. Eine Absolventin hatte sich in ihrer Diplomarbeit mit dem Thema mobile Vorhänge auseinandergesetzt. Auf Einladung von Création Baumann konnte sich die junge Designerin im Think Tank des Unternehmens im italienischen Cenate Versuchen mit elastischen Textilien auf Glas widmen. 2006 konnten wir auf dem Designers’ Saturday dann erstmals «GECKO», den Prototyp des selbsthaftenden Textils präsentieren – mit grossem Erfolg. Unser besonderer Dank gilt dem natürlichen Vorbild, dem Gecko, der dank der Adhäsionskraft sogar kopfüber an Decken laufen kann.

Wo kommen die besonderen Eigenschaften des Textils zum tragen?
René Hofmann: Durch die silikonbasierte Beschichtung kommt das Material ganz ohne klassischen Klebstoff aus. Innovativ ist, dass das Hafttextil im Gegensatz zu den üblichen Folien völlig rückstandsfrei mehrfach abgelöst, wieder aufgebracht und sogar je nach Produkt gewaschen werden kann – ohne Verlust der Klebkraft. So lässt sich das UV-beständige Textil überall dort anwenden, wo Sicht- und Blendschutz gefragt ist, architektonische oder gestalterische Vorgaben jedoch keine Vorhänge, Rollos oder Paneele erlauben. Aber auch als temporäres Mittel für Diskretion leistet das langlebige Textil gute Dienste: Müssen leicht einsehbare Räume abgeschirmt werden, ist es schnell angebracht.

Die winzigen Härchen an den Geckofüssen hat Création Baumann aus Kunststoff nachgebaut und als Rückseite von Stoffen verwendet. Dadurch kann man Vorhänge direkt auf die Fenster kleben. Haften ohne zu kleben: Mit bionisch inspirierten Textilien lassen sich immer neue Fensterdesigns kreieren – und das völlig rückstandslos.«Gecko-Textilien» sind das Ergebnis mehrjähriger Forschungsarbeit und wurden mit dem Swiss Textile Design Award, dem interior innovation award cologne, dem AIT Innovationspreis und dem red dot design award ausgezeichnet.
Die winzigen Härchen an den Geckofüssen hat Création Baumann aus Kunststoff nachgebaut und als Rückseite von Stoffen verwendet. Dadurch kann man Vorhänge direkt auf die Fenster kleben.
Haften ohne zu kleben: Mit bionisch inspirierten Textilien lassen sich immer neue Fensterdesigns kreieren – und das völlig rückstandslos.
«Gecko-Textilien» sind das Ergebnis mehrjähriger Forschungsarbeit und wurden mit dem Swiss Textile Design Award, dem interior innovation award cologne, dem AIT Innovationspreis und dem red dot design award ausgezeichnet.

Besser hören im Tunnel
Nicht weniger fantastisch ist, was der Gecko neben seinen Füssen auch sonst noch zu bieten hat. Leuchtet man ihm mit einer Taschenlampe ins Ohr, tritt der Strahl aus dem anderen Ohr wieder hinaus. Das liegt nicht etwa am fehlenden Gehirn, sondern an einem Tunnel, der beide Ohren des Geckos verbindet. Auf diese Weise können die Echsen perfekt die Position von Feinden oder Beutetieren ermitteln. Auch hier haben Forscher genau hingeschaut, ob die Natur ein wunderbares Lehrstück für sie bereithält. Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) haben ein universell anwendbares mathematisches Modell entwickelt, das genau beschreibt, wie sich die Schallwellen in dem Hohlraum ausbreiten und welche Hinweise auf die Richtung des Signals dabei entstehen. «Ich kann mir eine Anwendung in der Robotik gut vorstellen, da diese Art der Verstärkung keine Energie kostet», sagt Leo van Hemmen, Professor für Theoretische Biophysik an der TU München. So könnte der Gecko-Roboter im Weltall nicht nur wunderbar am Raumschiff kleben, sondern auch noch perfekt den Geräuschen der Sterne lauschen.

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  • Phil,

    Ich liebe es!

    Antworten
  • Phil,

    Wir lieben die Forschgung mit dem Gecko-Roboter und schätzen diesen Artikel sehr.

    Antworten
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