Bionik - Vorbilder aus der Natur
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Bionik - Vorbilder aus der Natur
ZDF-Wissenschaftsmagazin "Abenteuer Wissen" beobachtet, wie die Technik die Natur nachahmt
Sich bei der Beschichtung von Oberflächen an dem Abperleffekt von Lotusblättern zu orientieren oder für Reifenprofile das Prinzip einer sich anpassenden Katzenpfote zu nutzen, sind bekannte Beispiele der Bionik, einer Wissenschaft, die Naturphänomene in Technik umsetzt. Das ZDF-Magazin "Abenteuer Wissen" begleitet am Mittwoch, 24. März 2010, 22.15 Uhr, Wissenschaftler, die einige dieser Vorbilder aus der Natur studieren, um technische Probleme zu lösen.
Ratten sind geschickte Kletterer und dringen in Bereiche vor, die Menschen wegen ihrer Körpergröße nicht mehr erreichen können. Zwei deutsche Forscher - der Evolutionsbiologe Professor Fischer, Universität Jena, und der Mechatroniker Professor Witte, TU Ilmenau - wollen einen Roboter nach dem Vorbild der Ratte entwickeln. Mit Hilfe einer weltweit einzigartigen Röntgenvideoanlage analysieren die Wissenschaftler die Bewegungen der Tiere und übertragen ihre Erkenntnisse auf die "Ratte aus Stahl". Das erste Exemplar hat nun laufen und klettern gelernt. In naher Zukunft soll es Arbeiten in Abwasserrohren oder Versorgungskanälen verrichten können.
Überall, wo granulare Materialien - Kies, Sand, Kohlenstaub oder Mehl - bewegt werden müssen, entstehen Verstopfungen. Die Lösung dieses Problems könnte der Sandfisch liefern. Die in der Wüste lebende Echse kann sich blitzschnell in den Sand eingraben und unter der Oberfläche fortbewegen. Forschern ist es nun zum ersten Mal gelungen, das wendige Tier mit einem Kernspintomographen beim "Sand-Schwimmen" zu beobachten und das Geheimnis seiner Bewegungen zu enträtseln.
Der schwarze Kiefernprachtkäfer Melanophila acuminata liebt das Feuer, denn seine Larven ernähren sich von frisch verbranntem Holz. Die Natur hat den Käfer deshalb mit Sensoren ausgestattet, die einen Waldbrand selbst aus einer Distanz von achtzig Kilometern wahrnehmen. Wissenschaftler haben nun entdeckt, wie diese Sensoren funktionieren: Der Käfer hört das Feuer. Fünfmal schneller und viel empfindlicher als jeder technische Infrarot-Fühler erfasst er mit seinem Sensor Druckschwankungen, die bei einem Feuer durch die Hitze entstehen. Jetzt arbeiten Bonner Wissenschaftler daran, die Erkenntnisse in einen hochsensiblen Feuermelder umzusetzen.
Selbst modernste Solarzellen wandeln heute gerade mal ein Viertel der auftreffenden Sonnenstrahlung in Energie um. Der Rest geht als Wärme verloren. Grüne Pflanzen nutzen das Sonnenlicht wesentlich besser, aber auch dieser natürliche Prozess ist immer noch nicht perfekt. Wissenschaftler von der LMU München wollen ihn nun optimieren, indem sie natürliche Pigmente an kleine Nano-Silberteilchen koppeln. Die ersten Erfolge zeichnen sich schon ab: Ihre künstlichen Lichtsammelsysteme können die Leistung der natürlichen Sonnenantennen um das 18-Fache verstärken. Jetzt muss die Erfindung allerdings den Praxistest bestehen.
Mainz, 22. März 2010
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