Vorbild Natur II: Auf die Natur bauen

Das Fell des Eisbären ist eine ideale Dämmung. Die gekräuselten Haare bilden einen natürlichen Luftpolster, der auch bei Solarpanelen Anwendung findet. (Foto: Wolfgang Dirscherl /pixelio.de)

Das Fell des Eisbären ist eine ideale Dämmung. Die gekräuselten Haare bilden einen natürlichen Luftpolster, der auch bei Solarpanelen Anwendung findet. (Foto: Wolfgang Dirscherl /pixelio.de)

In der Architektur und im Bauwesen schaut man gerne auf die Natur - sie hatte Millionen Jahre Zeit, Konstruktionen zu perfektionieren. Insbesondere bei der Solarenergie kommt die Bionik zum Einsatz. Obwohl die Lotusblume aus dem Schlamm wächst, sind die Blätter makellos sauber. Wassertropfen rollen einfach von ihnen ab und transportieren dabei Staub und Schmutz mit sich. Bei jedem Regen reinigen sich die Blätter von selbst. Lange glaubte man, die Blätter seien so glatt, dass nichts daran haften bleibt. Das Gegenteil ist jedoch der Fall: Die Blätter sind rau! Auf den Blättern sind warzenartige Erhebungen, die mit Wachs überzogen sind. Die Wachsspitzen sind 10 bis 20 Mikrometer hoch und 10 bis 15 Mikrometer voneinander entfernt. So kann das Wasser nicht mehr in die Zwischenräume der Blattoberfläche gelangen – das Wasser rollt über die Wachspfropfen und zieht dabei den darauf liegenden Schmutz mit. Eingesetzt wurde der Lotus-Effekt zum ersten Mal bei einer Anstrichfarbe für Hausfassaden (Lotusan). Es folgten Dachziegel mit Selbstreinigungseffekt, selbstreinigende Textilstoffe und Glaslinsen bei Mautstellen-Sensoren. Produkte mit dieser Oberfläche verbrauchen wesentlich weniger Wasser und Reinigungsmittel. Solarpanele aus Buchenblättern und Eisbärenfell Für die Solarenergie war die Natur ein ganz großer Ideengeber. Solarzellen haben sich ihr Prinzip von der Photosynthese abgeschaut. Nun analysiert man für eine Weiterentwicklung das Blattwerk der Buche. 200.000 Blätter hat eine 60-jährige Buche. In verschiedenen Schichten übereinander bekommen sie unterschiedlich viel Sonnenlicht. Jede Blattschicht hat daher eine andere Photosensitivität. So arbeitet das Zukunftszentrum Mensch-Natur-Technik-Wissenschaft in Nieklitz an transparenten, mehrschichtigen Solarzellen, um den Effizienzgrad zu erhöhen. Eine andere Solar-Weiterentwicklung schaut sich das Fell des Eisbären an. Das Fell kann Wärme sehr gut speichern. Die Fellhaare sind von einer öligen, wasserabweisenden Schutzschicht umgeben, weshalb der Eisbär baden gehen kann, ohne dass es ihm viel ausmacht. Er kann das Wasser leicht abschütteln, bevor es auf dem Fell gefrieren kann. Noch wichtiger aber: Das Fell speichert Wärme, weil die zwischen den Haaren eingeschlossene Luft als Isolierschicht wirkt. Die einzelnen Haare sind stark gekräuselt, was den Isoliereffekt verstärkt. Die Haare bilden so einen Luftpolster um den Körper. Analog zum Eisbärenfell arbeitet man nun an einem Dämm-Material, das nicht nur im Hausbau, sondern auch für Solarkollektoren verwendet werden kann. Klassische transparente Dämmaterialien sind in der Regel aus starren und bruchempfindlichen Werkstoffen wie Isoliergläsern gemacht. Dadurch sind sie schwierig zu transportieren. Das Ziel ist ein Dämmstoff, der nicht nur leicht zu transportieren, sondern auch in der Form flexibel ist. Denn Sonnenkollektoren müssen nicht immer flach sein – ein halbkugel- oder kugelförmiger Kollektor hat beim selben Quadratmeterverbrauch eine größere Fläche, die Sonnenenergie sammeln und speichern kann. Dafür braucht es jedoch formbare Dämmungen. Für Solarpanele in der Wüste schaut man sich die Haut des Sandfisches an. Dieser ist eigentlich kein Fisch, sondern eine Eidechse, die in der Wüste lebt und durch den Sand „schwimmen“ kann, da ihre Haut eine sehr geringe Reibung hat. Eine ähnlich beschaffene Oberflächenbeschichtung in der Wüste würde dabei helfen, dass Sand und Staub von den Panelen abrutschen und somit den Wirkungsgrad nicht beeinträchtigen. Dinosaurier-Hälse als Kräne Was Kinder besonders begeistern wird: Selbst Dinosaurier bringen WissenschaftlerInnen heute noch auf neue Ideen. Der Diplodocus hatte einen Hals, der sieben Meter lang war; der Hals des Brachiosaurier maß sogar rund elf Meter. Bei dieser Länge sollte die Knochenstruktur für ein ordentliches Übergewicht sorgen. So entstand die Frage, wie der Saurier seinen Hals bewegen konnte, ohne umzukippen. Am Pauler-Scherrer-Institut in der Schweiz fand man heraus, dass die Halswirbel des Diplodcus in extremer Leichtbauweise konstruiert waren. Luftkammern reduzierten das Gewicht der Wirbel um die Hälfte. Um die Knochen nicht zu beschädigen, analysierte man sie mittels einer Röntgen-Computertomographie. Mit Hilfe von Bändern, die heutzutage auch beim Menschen die Bewegung steuern, konnte der Dinosaurier seinen Hals bewegen. Auch Vögel haben ein ähnliches Luftsacksystem. Nun will man einen Kran bauen, der genauso stabil ist wie der Saurierhals. Mehr zum Thema: Vorbild Natur: Was die Technik von Tieren und Pflanzen lernt Vorbild Natur III: Schnelle Hilfen für Medizin und Nautik


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