Mikro zu Nano: eine Frage der Haftung

Geckos, Spinnen und Fliegen können kopfüber an noch so glatten Wänden und Decken entlang laufen, ohne herunter zu fallen. Die Beschaffenheit und die Anordnung der unzähligen mikroskopisch feinen Hafthärchen sorgen für diese extrem hohen Adhäsionskräfte – selbst an glatten Oberflächen wie Glas.

Professor Eduard Arzt, künftiger wissenschaftlicher Leiter des Leibniz-Instituts für Neue Materialien in Saarbrücken, hat die Gesetzmäßigkeiten von Haft- und Klebekonstruktionen aus der Natur analysiert, um sie in die Materialforschung übertragen zu können. Dafür musste der Untersuchungsgegenstand mit nanoskopischen Methoden experimentell fassbar gemacht werden: Eine Herausforderung angesichts der nur wenige Mikro- bis Nanometer großen Hafthärchen auf den Laufflächen der Tiere. Es wurden auch mathematische Modelle entwickelt, welche die Hafteigenschaften theoretisch beschreiben und Ansatzpunkte für technische Oberflächen mit vergleichbar guten oder sogar noch besseren Hafteigenschaften liefern.

Voraussetzung für die gelungene Übertragung in die Technik ist die gezielte Strukturierung von Polymeroberflächen in feine Noppen. Hier gilt: Je feiner, desto besser. Bis jetzt ist es Professor Arzt und seinen Wissenschaftskollegen im Labor gelungen, das Prinzip der Geckohaftung im Mikrobereich umzusetzen. Künftig sollen die Strukturen noch weiter verfeinert werden, um auch neue in der Natur nicht realisierbare Effekte zu erzeugen: von Mikro zu Nano.

Die Industrie hat bereits großes Interesse an dem Verfahren bekundet, bergen doch die nanomechanischen Haftmechanismen der Natur ein großes Anwendungspotenzial, um daraus technisch einsetzbare klebstofffreie Befestigungssysteme zu entwickeln, die im Gegensatz zu konventionellen Haftsystemen keinen Haftpartner mehr benötigen.

Die neuen Klebetechniken könnten noch mehr: Sie lassen sich bei Bedarf wieder leicht lösen und verschmutzen weniger. Dies sind optimale Bedingungen für vielfältige Einsatzmöglichkeiten. Sie reichen von wieder verwendbaren selbst haftenden Klebebändern bis hin zu komplexen Kletterrobotern für den industriellen Einsatz. Hierfür wollen die Forscher die Umsetzung vom Labormaßstab zu großflächigen Anwendungen in Angriff nehmen.

Kontakt:
Prof. Dr. Eduard Arzt
Tel. 07 11/6 89-34 11
E-Mail: arzt@mf.mpg.de
Ab Oktober 2007:
INM Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH
Im Stadtwald, Gebäude D2 2
66123 Saarbrücken
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Fax: 06 81/93 00-2 23
E-Mail: contact@inm-gmbh.de