Geckos lösen ihre Füße durch Winkelveränderung der Hafthärchen
16. August 2014
Schon der Philosoph Aristoteles hat sich darüber den Kopf zerbrochen, wie Geckos mühelos die Schwerkraft überlisten. Heute wissen Forscher, dass die kleinen Echsen sogar an der Decke laufen können, weil sie ein ausgeklügeltes System hierarchisch gegliederter Hafthaare an ihren Füßen haben. Mit den sogenannten Van-der-Waals-Kräften halten sich die Tiere durch schwache intermolekulare Kräfte zwischen der Oberfläche und den Härchen fest.
Das Haften ist die eine Sache, die andere nicht minder wichtige ist das schnelle Loslassen. Denn nur, wenn die Füße reibungslos hin- und herschalten, kann die kleine Echse flitzen. Wie die Tiere diesen Wechsel steuern, damit haben sich US-Forscher von der Oregon State University beschäftigt.
Gecko muss Winkel der Hafthärchen nur minimal verändern
Mit Hilfe eines mathematischen Modells sind die Ingenieure dem raffinierten physikalischen System auf die Schliche gekommen. „Geckofüße sind von Natur aus eigentlich nicht haftend. Erst ein simpler, aber genialer Mechanismus erlaubt es dem Gecko, zwischen Haften und Nichthaften hin- und her zu wechseln“, erklärt Forscher Alex Greaney.
Der Gecko berührt den Untergrund mit seinen winzigen Härchen in einem bestimmten Winkel. Er kann seine Hafthärchen gezielt minimal verändern und sozusagen flexibel ausfahren, so dass eine asymmetrische Haftfläche gebildet wird. Wobei das eigentliche Anschalten der Haftung über eine winzige Scherkraft in Gang gesetzt wird. Wenn der Gecko den Winkel nur einen kleinen Tick verändert, schaltet sich die Haftkraft wieder aus und das Tier kann die Füße federleicht nach vorne setzen.
Bewegung ist auch Energiequelle für die Echsen
Und beim Loslassen passiert noch mehr: Beim Springen zum Beispiel können die Hafthaare dem Tier eine Art Zusatzschub geben – so wie eine Feder, die zurückschnellt. Von diesem Prinzip ist auch sein Entdecker Alex Greaney begeistert: „Eine der wirklich coolen Dinge ist, dass die Hafthaare des Geckos eine große Menge an Energie absorbieren können, diese aber auch wieder freisetzen.“ Unterm Strich ist ein Gecko so fit, dass er bis zu 20 Körperlängen pro Sekunde zurücklegen kann. Und seine Härchen halten das 50-fache seines Körpergewichts fest, wenn er kopfüber von der Decke hängt.
In Zukunft wollen die Ingenieure erforschen, inwieweit ihre Erkenntnisse über das Gecko-Prinzip praxistauglich sind. Denkbar ist, dass sie bei der Herstellung von besserem Klebstoff, bei der Fertigung von Robotern oder beim künstlichen Hüftersatz für Menschen weiterhelfen.
