19.11.2014 07:46
Quelle: schweizerbauer.ch - sda/ats
Technik
Wie ein Gecko die Glaswand hinauf
Allein mit zwei kleinen Haftpads an den Händen können Menschen dank einer neuen Technik wie ein Gecko die Wand hochgehen. Zwei handflächengrosse Auflagen genügten, damit ein 70 Kilogramm schwerer Mensch an einer Glaswand hochlaufen könne, berichten Forscher der Stanford-Universität in Kalifornien.

Sie hätten sich vom Gecko und seinen haftfähigen Füssen inspirieren lassen, das Prinzip der Haftung aber entscheidend verändert. Die zwei Haftflächen von je 140 Quadratzentimetern sind dabei jeweils in eine Kunststoffscheibe eingebunden. An ihr ist eine Stange befestigt, an der eine Trittfläche hängt. Ein Mensch kann auf die beiden Trittflächen steigen und sich mit den handgrossen Pads eine Glaswand hochziehen, indem er sie abwechselnd löst und wieder festklebt.

Vom Gecko inspiriert

«Seit der Entdeckung des Mechanismus der Anhaftung bei Geckos sind viele künstliche trockene Haftmittel mit wünschenswerten geckoartigen Eigenschaften entwickelt worden», schreiben die Forscher um Elliot Hawkes im «Journal of the Royal Society Interface».
Bisher habe man die Haftfläche und die Tragkraft dieser Mittel aber nur in geringem Masse steigern können. Wenn man das Gecko-Prinzip für einen 70 Kilogramm schweren Menschen verwenden wolle, müsse die Haftfläche pro Hand den Wissenschaftlern zufolge 1200 Quadratzentimeter betragen - also fast doppelt so viel wie die Fläche eines Tennisschlägers. Dabei sei ein Sicherheitsfaktor noch nicht eingerechnet.

Gecko-«Füsse» aus Kunststoff

Hawkes und Kollegen hingegen wollten ein handflächengrosses Haftgerät entwickeln. Dazu veränderten sie zuerst die Struktur auf der kleinsten Ebene des hierarchisch angelegten Haftsystems eines Gecko-Fusses. Statt spezieller Borsten, die sich am oberen Ende in Härchen aufsplittern, verwendeten die Forscher keilförmige Mikrostrukturen aus dem Kunststoff Polydimethylsiloxan.

Der Vorteil: Die Keile verlieren umso mehr an Steifigkeit, je stärker sie durch das Andrücken verschoben werden. Dadurch kann die Last besser auf der gesamten Haftfläche verteilt werden. Dies sehen die Forscher als den entscheidenden Schritt zu einer Vergrösserung der Haftfläche an. Diese könne so um ein Vielfaches gegenüber dem Gecko-Fuss vergrössert werden, ohne dass die Haftkraft nachlasse.

Noch Optimeriungspotenzial vorhanden

Noch dazu mache diese Fähigkeit der Kraftverteilung das Gerät weniger anfällig für Haftkraftverluste durch Risse oder andere Störungen. Den Lamellen am Gecko-Fuss entsprechen im Prototyp 24 kleine Plättchen, die aus den Mikrostrukturen aufgebaut sind.
Bei einem Test benötigte ein 70 Kilogramm schwerer Mensch 90 Sekunden für sechs senkrechte Schritte an einer Glasfassade. Das Forscherteam ist aber zuversichtlich, dass das künstliche Haftsystem noch verbessert werden kann.

Die Klettergeschwindigkeit sei durch die Körperhaltung des Kletterers eingeschränkt gewesen, nicht durch das Haftsystem. Das Anhaften und Ablösen sei in weniger als einer Sekunde möglich. Nun gelte es, das Steiggerät für die menschliche Biomechanik zu optimieren.

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