Die Weichheit von Oberflächen

• Antragsteller: Professor Dr. Roland Bennewitz; Professor Dr. Knut Drewing
• Fachliche Zuordnung: Allgemeine, Kognitive und Mathematische Psychologie ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566601345

Jeden Tag nehmen wir in unserer Umwelt weiche Oberflächen wahr, sei es bei Kleidung, Hüllen, Tüchern, Haustieren oder menschlicher Haut. Wir überstreichen die Objekte beiläufig oder prüfend mit den Fingern und behalten einen Eindruck zurück, wie weich die Oberfläche ist. Da dieser Eindruck als angenehm und positiv bewertet wird, spielen weiche Oberflächen eine zentrale Rolle beim Produktdesign und Marketing. Trotzdem ist weitgehend unerforscht, welche sensorischen Mechanismen diese Wahrnehmung steuern und welche physikalischen Eigenschaften den Eindruck auslösen können. Die physikalische Beschaffenheit von Texturen und Oberflächen setzt sich aus vielen Komponenten zusammen: Glattheit und Reibung, dem Zusammenspiel der Außenfläche mit dem Trägermaterial, der Verformbarkeit von Mikrostrukturen, um nur die wichtigsten zu nennen. Die Rolle dieser Charakteristika in der Wahrnehmung lässt sich anhand natürlicher Oberflächen nicht systematisch untersuchen. Erst ein mikrostrukturelles Materialdesign, das sich auf ein Wechselspiel mit psychologischen Experimenten einlässt, kann hier zu substanziellen Erkenntnissen führen. In diesem Projekt arbeiten daher Psychologen und Materialwissenschaftler interdisziplinär zusammen. Am INM Leibniz-Institut für Neue Materialien werden Materialien mit wohldefinierten Parametern hergestellt und deren Wechselwirkung mit der tastenden Fingerspitze charakterisiert. An der Abteilung für Allgemeine Psychologie der Justus-Liebig Universität Gießen werden die psychophysikalischen Experimente durchgeführt, die die Frage nach den Mechanismen der Wahrnehmung weicher Oberflächen beantworten können. Wir untersuchen Materialklassen, deren Eigenschaften aus Alltagsbeobachtungen abgeleitet sind: Wie samtige oder pelzige Materialien werden wir die Weichheit von mikro-fibrillären Strukturen untersuchen, deren Dichte und Biegesteifigkeit wir systematisch variieren. Seidige Polsterbezügen ahmen wir nach, indem wir dünne Oberflächenschichten mit verschiedener Steifigkeit auf verformbare Trägermaterialien aufziehen. Ähnlich simulieren wir weiche Haut, indem wir zusätzlich Form, Temperatur und genaue Beschaffenheit des Trägers körperähnlich gestalten. Psychophysikalische Experimente erfassen die Wahrnehmung der Materialien durch direkte Einschätzungen und Vergleiche zwischen Materialien, und messen Bewegungen und Kräfte beim Erfühlen. Damit erstellen wir Modelle, die die wahrnehmbare Weichheit aus den physikalischen Parametern und deren sensorischen Effekten vorhersagen. Unsere Ergebnisse bringen die Mechanismen ans Licht, die der haptischen Beurteilung von Oberflächen zwischen hart und weich zugrunde liegen. Wir tragen zum Verständnis des Wohlgefühls in unserer Umwelt bei und legen eine Grundlage für das Design von polymeren Materialien mit Oberflächen, die medizinische Produkte komfortabel machen, zur Berührung sozialer Roboter einladen, oder zur Akzeptanz nachhaltiger Materialien beitragen können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen