Künstliche Versteinerung

In der Welt der Pflanzen sind Kapillarkräfte ein wichtiger Bewegungs­antrieb entgegen der Schwer­kraft. Kapillare sind dünne Röhren und Hohl­räume mit sehr geringem Durch­messer und sorgen dafur, dass sich poröse Materi­alien bei Flussig­keits­auf­nahme aus­dehnen. Auch bei Zapfen von Nadel­bäumen verhält es sich so. Forschern der TU Munchen ist es gelungen, diesen pflanz­lichen Antrieb auch dann zu erhalten, wenn die pflanz­lichen Bestand­teile durch kunst­liche Verstei­nerung ersetzt wurden. Damit schufen sie die Grund­lage fur eine neue Gene­ra­tion von Sensoren.

„Wir haben ein zuvor entwickeltes und verfeinertes Bio-Temp­la­tie­rungs­ver­fahren zum ersten Mal fur die Her­stellung eines Materials mit struk­tur­ba­sierter Funktion ver­wendet“, sagt Daniel Van Opden­bosch. Auf­wändige Unter­suchungen am Teil­chen­be­schleu­niger BESSY II in Berlin zeigten, dass dabei die innere Struktur des Kiefern­zapfens erhalten blieb. Vor allem wurde der Zapfen durch das neue Temp­la­tie­rungs­ver­fahren komplett ver­steinert bis hinunter auf die Ebene von milli­onstel Milli­metern.

„Wir konnten zeigen, dass sich der transformierte Körper wie sein bio­lo­gisches Ori­ginal bei Feuch­tig­keits­aufnahme bewegt“, erklärt Van Opden­bosch weiter, „die Schuppen der ver­stei­nerten Zapfen biegen sich bei Befeuch­tung gegen die Schwer­kraft auf­wärts und beim Trocknen wieder zuruck in ihre Aus­gangs­posi­tion.“ Durch das genaue Ab­formen von Pflanzen­struk­turen bei Erhalt ihrer charak­teris­tischen Eigen­schaften ver­sprechen sich die Wissen­schaftler neue Mög­lich­keiten bei der Ent­wick­lung von Funk­tions­materi­alien.

Basierend auf den bisherigen Ergebnissen könnten poröse kera­mische, mehr­lagige Sensoren mit relativ geringem tech­nischem Aufwand produ­ziert werden. Diese neuen Sensoren rea­gieren auf Feuch­tig­keits­ver­änderung mit Bewegung. Damit ließen sie sich in chemisch aggres­siven und physi­kalisch an­spruchs­vollen Um­ge­bungen ein­setzen, um ver­läss­lich messen, schalten und steuern zu können. Her­kömm­liche bi­metal­lische oder zwei­lagige Aktu­atoren sind wegen ihrer Zusam­men­setzung aus Metallen oder Kunst­stoffen an­fällig fur eine Zer­setzung durch Korro­sion, Säuren und Basen, Oxi­da­tion, hohe Tempe­ra­turen und Strahlung. Gegen alle diese Ein­flusse sind Keramik­oxide im beson­deren Maße wider­stands­fähig.

TUM /RK