Luftvermittelte reversible Unterwasser-Adhäsion: vom Käfer zu bio-inspirierten Materialien

• Antragsteller: Dr. Thomas Endlein, seit 9/2018
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388761298

Marien- und Blattkäfer sind faszinierende Beispiele dafür, wie in der Natur Unterwasser-Adhäsion mittels Luft reversibel eingestellt wird. Obwohl ihr Lebensraum rein terrestrisch ist, können diese Käfer sich an unter Wasser befindlichen Oberflächen festsaugen. Diese erfolgreiche Adaption legt nahe, dass es sich hierbei um einen fundamentalen und artübergreifend anzutreffenden Mechanismus handelt, den sich mit superhydrophoben Mikrostrukturen ausgestattete Spezies wie Insekten und Reptilien für dieFortbewegung unter Wasser zunutze machen. Unter Verwendung von Marien- und Blattkäfern als Modellsysteme sollen in dieser Arbeit Beiträge wie die mechanischen und physikalisch-chemischen Eigenschaften sowie die Oberflächenstruktur der zur luftvermittelten Unterwasser-Adhäsion relevanten Käferteile identifiziert und quantifiziert werden. Darauf aufbauend werden die für die Unterwasser-Adhäsion relevanten Parameter klassifiziert und ihr Skalenverhalten im Hinblick auf die Erweiterung des in Fragekommenden Materialdesigns untersucht. Synthetische, bio-inspirierte Materialien werden hergestellt und untersucht, um die theoretischen Vorhersagen zu überprüfen. Schließlich werden weitere Methoden entwickelt, die durch die kontrollierte Ausbildung von Luftbrücken Klebstoff-freie Unterwasser-Adhäsion ermöglichen. Das bessere Verständnis der von Käfern genutzten Techniken zur Unterwasser-Adhäsion dient hier also nicht nur der genaueren Beschreibung der in der Natur Anwendung findenden physikalischen Prinzipien, sondern auch der Erweiterung der Expertise für die Herstellung von synthetischen Materialien mit ausgeprägter und dennoch reversibel einstellbarer Unterwasser-Adhäsion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Bat-El Pinchasik, bis 8/2018