High-Tech-Lösungen nach Vorbild der Natur

Ein neues Forschungsnetzwerk für Bionik will Patentlösungen aus der Natur für den Menschen nutzbar machen.

(vv) - Der australische Feuerkäfer Merimna atrata kann sich für Waldbrände erwärmen: Er verfügt über einen Sensor, der besonders auf Infrarot-Strahlung anspricht, die von brennendem Holz ausgeht. Zoologen der Universität Bonn haben diesen "Sinn für's Brenzlige" inzwischen kopiert und einen bionischen Waldbrand-Sensor entwickelt. Um Ideen wie diese geht es im deutschlandweiten Bionik-Kompetenznetz BIOKON II, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wird. In Bonn beteiligen sich Botaniker und Zoologen an dieser "Transferstelle für Patentlösungen aus der Natur".

"Das Netzwerk ist Anlaufstelle für Industrie und Wissenschaftler, die ein Problem haben, das sie mit Hilfe bionischer Verfahren lösen möchten", erklärt der Botaniker Zdenek Cerman. "Wir vermitteln dazu die Kooperationspartner, die bereits Erfahrungen mit der entsprechenden Aufgabenstellung haben und vielleicht helfen können." So soll ein schneller Transfer der Erkenntnisse in die Industrie erreicht werden.

Bereits vor drei Jahren hatte das BMBF ein Bionik-Netz eingerichtet - damals schon unter Beteiligung der Arbeitsgruppe von Wilhelm Barthlott vom Botanischen Institut der Uni Bonn. Barthlott ist der Entdecker des Lotus-Effekts: Aufgrund ihrer Oberflächenstruktur perlt Schmutz von Lotusblättern einfach ab. Die Beobachtung wird heute bei zahlreichen Industrieprodukten genutzt, beispielsweise für schmutzabweisende Wandfarbe oder neuerdings für ein Silikonwachs, das zum Schutz vor Dreck einfach auf die unterschiedlichsten Materialien aufgesprüht werden kann. In BIOKON II kooperieren deutschlandweit 18 Partner an 15 verschiedenen Standorten, darunter die Universitäten Berlin, Saarbrücken und Karlsruhe, die über lange Erfahrung auf dem Gebiet der Bionik verfügen.

Vorbild Elefantenrüsselfisch

Neu hinzugekommen in der nun beginnenden zweiten Phase des Bionik-Netzes ist beispielsweise die Biosensorik. Hier forscht man - neben den schon genannten Infrarotfühlern - beispielsweise an Strömungs-Messgeräten, die sich an den Seitenlinienorganen der Fische orientieren, oder an einer Art "Elektroortung": "Schwach-elektrische Fische wie der afrikanische Elefantenrüsselfisch erzeugen regelmäßig elektrische Pulse von wenigen Volt Spannung und messen gleichzeitig über Hunderte von Hautsensoren das elektrische Feld, das sich dabei um sie aufbaut", erklärt Gerhard von der Emde von der Uni Bonn. Gegenstände in ihrer Nähe "verzerren" das elektrische Feld; die Fische erhalten so ein komplexes elektrisches Bild ihrer Umgebung. "Nach diesem Vorbild lassen sich beispielsweise völlig neuartige Abstandsmessgeräte konstruieren, aber auch Sensoren, die Materialfehler in Produkten finden oder sogar Hautkrankheiten detektieren und vermessen können."

"Für viele Aufgaben, an denen sich Ingenieure die Zähne ausbeißen, hat die Natur im Laufe der Evolution innovative Lösungen entwickelt", bekräftigt Zdenek Cerman. "Wer dieses natürliche Know-how für technische Produkte nutzt, kann unter Umständen viel Zeit und Geld sparen." So gibt es Computerprogramme, die Wachstumsprinzipien von Knochen oder Bäumen nutzen, um möglichst stabile und dabei material- (und damit gewicht- und verbrauchsparende) Autoteile zu konstruieren. Auch Spinnen inspirieren die Bioniker: Spinnenseide ist (bezogen auf ihre Masse) belastbarer als alle anderen bekannten Stoffe.