Haftmechanismen aus der Natur, wie Geckos und andere Tiere sie nutzen, wenn sie kopfüber an der Decke laufen, haben viele Vorteile: So sind sie beständig haftstark und das ohne Klebstoff oder Rückstände. Wie diese Mechanismen künstlich nachgebaut werden können, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel.

Das Kompositmaterial BIPMTD besteht aus einem haftenden Material (blau) und einem elastischen Kunststoff (Liquid crystal elastomer, LCE) (gelb). Grafik/Copyright: Emre Kizilkan und Jan Strüben

Ihnen ist es jetzt gelungen, ein intelligentes Haftmaterial zu entwickeln, das über UV-Licht ferngesteuert werden kann. So ist es möglich, Objekte im Mikrobereich präzise zu transportieren. Die Erkenntnisse könnten interessant sein für Anwendungen in der Robotik, Industrie und Medizintechnik. Gäste der Hannover Messe können sich am Stand der CAU über das Kompositmaterial informieren und es selbst mit UV-Licht bestrahlen.

Angestrahlt mit UV-Licht biegt sich das intelligente Haftmaterial. So können winzige Objekte (hier eine Glaskugel mit einem Durchmesser von einem Millimeter) angehoben, transportiert und wieder abgesetzt werden. Foto/Copyright: Emre Kizilkan

Das neue Kompositmaterial BIPMTD

BIPMTD (bioinspired photocontrollable microstructured transport device) besteht aus zwei Stoffen: Zunächst wurde ein elastisches, poröses Material entwickelt (Liquid crystal elastomer, LCE), das sich aufgrund spezieller Moleküle biegt, sobald es mit UV-Licht bestrahlt wird. Dank der porösen Struktur konnte das Forschungsteam es sehr leicht mit einem anderen Material verbinden, dessen Oberfläche aus einer Mikrostruktur von Silikonhaftelementen besteht.

Ähnliche sind an den Füßen einiger Käferarten zu finden. Durch die besondere Kombination von Eigenschaften kann BIPMTD genutzt werden, um flache oder dreidimensionale Objekte zu transportieren. Sie haften nicht nur am Material, sondern können sogar angehoben werden.

Angestrahlt mit UV-Licht biegt sich das Material. Durch das Krümmen der Oberfläche lösen sich mehr und mehr Haftelemente vom Objekt bis es schließlich wieder abgesetzt werden kann. Wie Haftmechanismen und -materialien aus der Natur künstlich nachgebaut werden können, erforschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) in der Arbeitsgruppe Funktionelle Morphologie und Biomechanik. Um die hochspezialisierten Materialien zu entwickeln, werden interdisziplinäre Forschungsansätze aus der Zoologie, Botanik, Strukturbiologie, Biomechanik, Physik und Materialwissenschaft kombiniert.