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Mikrostrukturen lösen große Probleme

Die Antworten auf große Fragen verstecken sich manchmal an mikroskopisch kleinen Orten. Beispielsweise auf dem Fuß eines Geckos, der Oberfläche eines Lotusblatts oder sogar dem farbenprächtigen Flügel eines Schmetterlings. Dr. Hendrik Hölscher ist Forscher am Karlsruhe Institute of Technology (KIT) der Universität Karlsruhe. Er hat einen großen Teil seines Berufslebens damit verbracht, die Lösung für die größten Probleme der Menschheit von der Natur abzuschauen.

„Wenn wir nach Möglichkeiten zur Beherrschung menschlicher Probleme suchen – etwa Umweltverschmutzung oder Ölunfälle – richten wir unseren Blick jetzt auf die vielfältige Pflanzen- und Tierwelt“, erklärt er. Dr. Hölscher ist Projektleiter für Nanofur, ein Material, das die haarförmigen Mikrostrukturen verschiedener Pflanzen und Tiere nachahmt. Es wird mit einem hoch skalierbaren und wettbewerbsfähigen Fertigungsmodell hergestellt. So entsteht ein wasserabweisendes, stark ölabsorbierendes Material, das Schadstoffe abscheidet, ohne das umgebende Ökosystem zu schädigen.

„Verschiedene Lebewesen haben multifunktionale Oberflächen, die mit dichten Nanohaaren bedeckt sind“, so Hölscher. „Dieser Materialtyp ist für die Wissenschaft unglaublich faszinierend durch ihr Potenzial für praktische Anwendungen, beispielsweise in den Bereichen Selbstreinigung, Luftrückhaltung oder Öl-Wasser-Trennung.“

Herkömmliche Methoden zur Beseitigung von Ölverschmutzung mit Sägespänen, Pflanzenfasern oder anderen Mitteln, sind wenig wirksam, weil sie auch große Mengen Wasser aufnehmen. Sie nehmen zwar Schadstoffe auf, aber eben auch alle anderen Stoffe – und das lässt sich kaum oder gar nicht beeinflussen. Mit Nanofur wird nur das Öl von der Oberfläche aufgenommen.

Ich möchte jetzt nicht zu tief in die haarigen Details gehen, deshalb nur so viel: Nanofur hat ein so starkes Wasserabweisungsvermögen, dass es auch unter Wasser noch mit Luft bedeckt ist. „Dieser Effekt wird als Luftrückhaltevermögen bezeichnet“, so Hölscher, „weil eine mit dieser Substanz beschichtete Oberfläche unter Wasser getaucht werden kann, ohne nass zu werden.“

Die Technologie ist so bahnbrechend, dass die Forscher schon bei der Vorstellung der möglichen Anwendungen dieses Wundermaterials ins Schwärmen geraten. Es reduziert den Strömungswiderstand in der Fluidtechnik und kann Öl mit großer Zielgenauigkeit absaugen.

Hölscher und sein Team hoffen, dass sie mit ihrer Forschungsarbeit einen Beitrag leisten können, um die Kluft zwischen Laborexperiment und Umsetzung in der realen Welt zu überbrücken. Ein Video auf der Website zeigt die Forscher bei der Anwendung von Salvinia – einem Schwimmfarn mit besonders behaarten Blättern – bei der Entfernung eines Ölflecks aus einer Petrischale. Das Öl haftet wie mit Magnetkraft angezogen sofort an dem Blatt und hinterlässt eine blitzsaubere Schale.

Dr. Hölscher verbringt seine Arbeitszeit nicht immer am Schreibtisch. Deshalb muss er seine Technologie auch unterwegs dabei haben. „Meistens bin ich draußen vor Ort oder irgendwo im Labor. Mit meinem ThinkPad kann ich Notizen aufschreiben, 3D-Skizzen rendern und meine Ergebnisse schnell an meine Forscherkollegen senden.“

Bei seiner Lehrtätigkeit am KIT erleichtert das ThinkPad mit seiner Mobilität und hohen Leistung das Unterrichten. Bei der Suche nach einer inspirierenden Möglichkeit zur Interaktion mit seinen Studenten ist das ThinkPad ein inspirierendes Hilfsmittel und unverzichtbares Universalgerät, so Hölscher.

Das Nanofur-Team arbeitet derzeit an einem kommerziellen Prototypen. Das Team hat zwar jede Menge Ideen über zukünftige Einsatzmöglichkeiten des Produkts, erhofft sich aber weitere Vorschläge von der Öffentlichkeit. „Bei unserer Zusammenarbeit mit Partnern für die Produktentwicklung erhoffen wir uns von ihnen jede Menge verrückte und tolle Vorschläge, weil wir die Möglichkeiten für grenzenlos halten.“

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