Bionik-Forschung 19.02.2014, 14:45 Uhr

Kleben wie ein Gecko-Fuß

Nach dem Vorbild der Natur haben Forscher einen Klebestreifen entwickelt, dessen Haftkraft kaum nachlässt, wenn er abgerissen und neu angepresst wird. Er könne den Klettverschluss ersetzen. 

Gecko kopfüber an einem Stein

Vor allem die Füße des Geckos haben es in sich: Mit ihnen bleibt das Tier selbst an glatten Oberflächen haften. Durch Schlurfen und mit winzigen Härchen an den Füßen reinigen sie diese ständig, so dass die Haftkraft nicht beeinträchtigt wird. 

Foto: panthermedia.net/yhelfman

Deutsche und amerikanische Wissenschaftler haben Geckos intensiv auf die Fußsohle geschaut. Sie wollten das Geheimnis des kleinen Tiers ergründen. Mühelos erklimmt es spiegelglatte Wände und läuft sogar kopfüber an Decken entlang. Diese nicht nachlassende Haftfähigkeit müsste sich doch auch technisch nutzen lassen, etwa in Lebensmittelverpackungen. Damit sich diese mit nachgebauten Geckofüßen beliebig oft öffnen und wieder sicher verschliessen lassen.

Jetzt ist der bionische Klebestreifen fertig. Unter Bionik versteht man die Übertragung von natürlichen Phänomenen in die Technik. Die Wissenschaftler stellten fest, dass Geckos zwei Techniken haben, mit denen sie Verschmutzungen der pilzförmigen Härchen unter der Fußsohle reinigen. Zum einen schlurfen sie bei jedem Schritt ein winziges Stück über den Untergrund. Dabei werden größere Verunreinigungen abgestreift. Kleine Partikel verschwinden zwischen den Härchen, sodass sie die Klebefläche nicht beeinträchtigen.

Mikrohärchen nach dem Vorbild des Geckos vor und nach der Reinigung durch Reibekontakt mit einer glatten Fläche. 

Mikrohärchen nach dem Vorbild des Geckos vor und nach der Reinigung durch Reibekontakt mit einer glatten Fläche.

Quelle: KIT/Michael Röhrig

In endlosen Versuchsreihen haben die Forscher herausgefunden, wie groß die technisch hergestellten Härchen sein und welche Form sie haben müssen. Als Schmutzpartikel setzten sie verschieden große winzige Glaskügelchen ein. „Für den Effekt entscheidend ist das Verhältnis von Partikelgröße zum Durchmesser der Härchen“, sagt Hendrik Hölscher vom Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT), der maßgeblich an der Entwicklung beteiligt war. Wenn der Durchmesser der Kügelchen größer war als die Härchen, störten sie. Wenn die Schlurfbewegung fehlte,  verlor sich der Hafteffekt nach der ersten Berührung des Untergrunds. Waren sie kleiner ließ sich der Hafteffekt nur noch teilweise wiederherstellen.

Der echte Gecko ist noch besser

Im Experiment pressten die Forscher einen Klebestreifen, der mit Mikrohärchen bestückt war, auf eine ebene Fläche mit definierten Schmutzpartikeln. Wenn sie diesen vor dem Abziehen eine Winzigkeit seitwärts bewegten, verschwanden die Partikel von den künstlichen Fußsohlen. Die kleineren Teilchen dagegen verschwanden nicht völlig. Da ist der echte Gecko noch besser als seine Nachahmer. „Für den perfekten Gecko-Klebstreifen benötigen wir Härchen im Nanometerbereich, die kleiner sind als die meisten Schmutzpartikel“, sagt Michael Röhrig, ebenfalls vom IMT. Ein Nanometer ist ein Millionstel Millimeter. Derart kleine Dimensionen sind für das IMT beinahe alltäglich.

Glaskugeln zwischen Mikrohärchen, deren Pilzform die Haftung erhöht. 

Glaskugeln zwischen Mikrohärchen, deren Pilzform die Haftung erhöht.

Quelle: KIT/Michael Röhrig,

Noch ist der Gecko-Klebstreifen nicht wirklich nutzbar. Die Schlurfbewegung, die derzeit von Hand nachgeahmt wird, muss automatisiert werden. „Längerfristig gedacht, könnte sich hieraus eine günstige Alternative zu Klettverschlüssen entwickeln“, so Hölscher. „Mögliche Einsatzgebiete wären Sport, Medizin, die Automobilindustrie oder die Raumfahrt“, ergänzt Metin Sitti, Professor an der Carnegie Mellon University in Pittsburgh/Pennsylvania, der mit den KIT-Forschern zusammenarbeitet.

 

Von Wolfgang Kempkens

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