Bionik
Abriebfeste und dehnbare Oberflächen nach Muschelvorbild
09.03.2010 | Redakteur: Dorothee Quitter
Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam haben gemeinsam mit Kollegen aus Santa Barbara und Chicago herausgefunden, wie Muscheln ihre Haftfasern vor Abrieb schützen. Dafür verantwortlich ist eine Schutzschicht, die trotz ihrer Härte dennoch enorm dehnbar bleibt.
Meermuscheln benutzen Muschelseide (Byssus) - ein Bündel von stabilen und dehnbaren Fasern - um sich an die felsigen Küstenstreifen anzuheften, an die die Wellen branden. Die dehnbaren Fasern werden von einer dünnen, harten Oberhaut mit einem biologischen Polymer bedeckt, die an Sandpapier erinnert. Obwohl so hart wie etwa Epoxid, ist diese knubblige Oberhaut dennoch erstaunlich strapazierbar: Sogar bei hundertprozentiger Dehnung reißt oder bricht sie nicht. Sie entsteht durch weniger als ein Tausendstel Millimeter große Körnchen (Granula), die in eine deutlich weichere Matrix eingebettet sind. Wird die Matrix gedehnt, bilden sich winzige Hohlräume, die womöglich größere Risse und damit einen generellen Materialdefekt verhindern. Die Forscher entdeckten, dass diese Proteinmatrix durch einzelne Eisenatome quervernetzt und damit verstärkt wird. Eine lokale Anhäufung dieser Vernetzungen bildet harte Kügelchen innerhalb der weichen und dehnbaren Schutzschicht. Dieses spezielle Design könnte neuartige abriebresistente, aber dehnbare Beschichtungen inspirieren.
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