Meeresschwämme sind bizarre Lebewesen: technisch gesehen Tiere, aber ohne Gehirn oder Organe, und doch mit so fortschrittlichen technischen Lösungen ausgestattet, dass selbst unsere besten Architekten davor erblassen würden. Ich denke oft darüber nach, wie anmaßend wir sind. Wir sind davon überzeugt, dass wir die unangefochtenen Genies des Planeten sind, während die Natur seit Millionen von Jahren Designexperimente durchführt, die wir erst jetzt zu entschlüsseln beginnen. Und ich segne, wenn ich oft darüber spreche, die Biomimetik.
Genau das geschah mit demRMIT University in Australien, wo ein Forscherteam ein besonderes Meeresschwamm namens „Venuskörbchen“ ins Visier genommen hat. Seine leichte und dennoch unglaublich starke Gitterstruktur lieferte dem Modell nach einem Material, das unsere Gebäude langlebiger und nachhaltiger machen und den Einsatz von Beton und Stahl drastisch reduzieren könnte.
Die verborgene Kraft der Meeresschwämme
Die Schwämme, die in der Tiefsee leben, sind nicht nur kuriose Badezimmergegenstände: Sie bergen ein außergewöhnliches technisches Geheimnis. Ihre scheinbar zerbrechliche Gitterstruktur ist tatsächlich unglaublich starr und robust. Das Team derRMIT Universität Er untersuchte eingehend das Doppelgitter in ihrem Skelett und entdeckte nicht nur eine beeindruckende Widerstandsfähigkeit, sondern auch ein Verhalten auxetisch (die Fähigkeit, sich bei Kompression zusammenzuziehen).
Noch ein paar Worte zu dieser Fähigkeit – Die meisten Materialien werden dünner, wenn sie gedehnt werden, oder dehnen sich aus, wenn sie zusammengedrückt werden, wie zum Beispiel Gummi. Auxetische Materialien bewirken genau das Gegenteil. Und das ist keine Kleinigkeit: Es bedeutet, dass sie Aufprallenergie äußerst effektiv absorbieren und verteilen können. Stellen Sie sich Gebäude vor, die die Energie eines Erdbebens „schlucken“, anstatt einzustürzen. Es klingt fast wie Science-Fiction, doch in der Natur ist dies schon seit Jahrtausenden der Fall.
Il Dr. Jiaming Ma, Autor der Studie veröffentlicht am Verbundstrukturen im vergangenen Januar (Ich verlinke es hier), zeigte, dass bei der Kombination von Gittern zu einer Struktur, die der eines Meeresschwamms ähnelt, das gewählte Material mehr Energie absorbieren und mehr Belastung standhalten kann, bevor es sich verformt. Lassen Sie uns jetzt über Daten sprechen, damit Sie es besser verstehen.
Bahnbrechende Leistung
Bei gleichem Materialverbrauch kann diese sogenannte „bioinspirierte“ Struktur (BLS) bietet die 13-fache Steifigkeit vorhandener auxetischer Materialien, wie sie beispielsweise in Herzstents verwendet werden. Darüber hinaus absorbiert es 10 % mehr Energie und weist einen 60 % größeren Verformungsbereich auf als aktuelle Designs. Einfach ausgedrückt: Es kann sich viel stärker verformen, bevor es zu brechen beginnt.
Die Forscher testeten dieses BLS-Design, indem sie eine Probe aus thermoplastischem Polyurethan (TPU 3A) im 95D-Druckverfahren druckten. Der nächste Schritt? Produzieren Sie Stahlversionen zur Verwendung mit Beton, um dessen Leistung als Baumaterial zu testen. Und hier wird die Sache für unsere städtebauliche Zukunft wirklich interessant.
Wir entwickeln ein nachhaltigeres Baumaterial, indem wir die einzigartige Kombination aus außergewöhnlicher Auxetik, Steifigkeit und Energieabsorption unseres Designs nutzen, um den Einsatz von Stahl und Beton im Bauwesen zu reduzieren.
Und das ist noch nicht alles. Seine auxetischen und energieabsorbierenden Eigenschaften helfen, Vibrationen bei Erdbeben zu dämpfen. In einer Zeit, in der Naturkatastrophen scheinbar immer häufiger auftreten, könnte dies einen großen Durchbruch bedeuten.
Über das Bauwesen hinaus: Eine vielseitige Zukunft
Das BLS-Design könnte auch bei schützender Sportausrüstung und medizinischen Produkten Anwendung finden, die leicht und dennoch langlebig sein müssen. Die Auswirkungen sind enorm. aus dem Schutz der Sportler eine Schaffung funktionalerer Prothesen, Meeresschwämme könnten ganze Industrien revolutionieren.
Es fasziniert mich, wie die Lösung komplexer Probleme wieder einmal aus den Tiefen des Ozeans zu uns gelangt, aus dem stillen Evolutionslabor, das seit Millionen von Jahren in Betrieb ist. Meeresschwämme sind nicht bloß primitive Tiere, sondern Meisteringenieure, die ihre Strukturen im Laufe von Äonen des Ausprobierens perfektioniert haben.
Und wir sind trotz all unserer Technologie und Ansprüche endlich bescheiden genug, um zuzuhören. Vielleicht ist dies der wahre Fortschritt: nichts Neues zu erfinden, sondern zu lernen, das zu sehen, was schon immer vor unseren Augen war. Oder nicht?
