Modellierung und Simulation der mechanischen Eigenschaften in Mikrostrukturen von Napfschnecken-Zähnen und bio-mimetischen maßgeschneiderten Hochleistungskompositen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Swantje Bargmann
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 529221905

Biologische Materialien weisen außergewöhnliche Eigenschaften und einzigartige Eigenschaftskombinationen auf, die von der extremen Zugfestigkeit von Spinnenseide über die Auxetizität bei Pampelmusenschalen bis zur Kombination von hoher Festigkeit und Bruchfestigkeit bei Zähnen reichen. Diese Eigenschaften sind das Ergebnis ausgefeilter Mikrostrukturen. In diesem Projekt werden Napfschneckenradula-Zähne untersucht. Die Mikrostruktur dieser Zähne besteht aus mineralischen Nanofasern, die in eine anorganische Matrix eingebettet sind und so einen keramikfaserverstärkten Silica-Matrix-Verbundwerkstoff bilden. Diese Materialkombination unterscheidet sich stark von zu anderen, am häufigsten untersuchten biologischen Materialien wie Perlmutt, Säugetierknochen oder Dentin. Diese Radulazähne unterscheiden sich nicht nur im Material, sondern auch in der Mikrostruktur erheblich von anderen Zahnstrukturen, obwohl sie dieselbe Funktion erfüllen. In diesem Projekt werden das Bruchverhalten und die Zähigkeitsmechanismen in diesem außergewöhnlichen biologischen Silica-Matrix-Komposit mithilfe von Simulationen untersucht und zur rechnergestützten Gestaltung neuartiger biomimetischer Kompositarchitekturen verwendet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Süd-Korea
• Kooperationspartner: Professor Sang-Ho Oh, Ph.D.