Geleitet von den antiadhäsiven Strategien der Natur haben Wissenschaftler, darunter Prof. Dr. Oliver Schwarz MBA vom Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie und Automatisierung (IPA), sich auf die Erforschung von Propolis eingelassen - einer Substanz, die von Bienen zur Stärkung ihrer Bienenstöcke verwendet wird. Mit dem Fokus auf die Reduzierung von Adhäsionsproblemen in verschiedenen Industrien ahmte die Studie die komplexe Mikrostruktur der Bienenmandibeln nach und setzte verschiedene Techniken ein, um bioinspirierte Oberflächen zu schaffen. Das Ziel: zu verstehen, wie Oberflächenenergie und Mikrostruktur die Verringerung der Adhäsion für anspruchsvolle Substanzen wie Propolis beeinflussen.
Die von den Bienenmandibeln inspirierten Oberflächen reichten von aufgerauten Stahloberflächen bis zu Lackstrukturen mit hexagonalen Mustern. Die Ergebnisse zeigten, dass die Adhäsion von Propolis auf bestimmten bioinspirierten Oberflächen signifikant reduziert wurde, was innovative Lösungsansätze für Industrien eröffnet, die mit unerwünschten Adhäsionsproblemen zu kämpfen haben.
Unerwünschte Adhäsion ist ein weit verbreitetes Problem in vielen Branchen, was zu kostspieligen Reinigungsverfahren führt. Der biomimetische Entwicklungsprozess, inspiriert von den genialen Lösungen der Natur, bietet einen vielversprechenden Weg, um technische Herausforderungen anzugehen. Durch die Nutzung der antiadhäsiven Strategien, die in der natürlichen Welt zu finden sind, können Branchen innovative Lösungen finden, um Effizienz und Nachhaltigkeit zu verbessern.
Der biomimetische Entwicklungsprozess der Studie umfasste die Abstraktion eines bestimmten Problems, die Identifizierung analoger Herausforderungen in der natürlichen Welt und die Suche nach Inspiration aus den antiadhäsiven Strategien der Natur. Die Fähigkeit der Natur, Adhäsion auf Oberflächen zu verhindern, war ein selektiver Faktor in der biologischen Evolution und beeinflusste die Überlebenswahrscheinlichkeiten.
Propolis, eine harzartige Substanz mit klebenden Eigenschaften, die von Honigbienen verwendet wird, stand im Mittelpunkt. Trotz ihrer klebenden Natur handhaben Honigbienen Propolis geschickt und lieferten den Forschern wertvolle Einblicke. Die Studie enthüllte die komplexe Anatomie der Honigbienenmandibeln und zeigte die löffelartige Spitze, die entscheidend für die Verarbeitung von Propolis ist.
Die potenziellen Anwendungen eines effektiven antiadhäsiven Systems, inspiriert von der Fluidschicht und den Mikrostrukturen auf den Bienenmandibeln, erstrecken sich über verschiedene Branchen. Vom Holzhandwerk, wo harzkontaminierte Werkzeuge Herausforderungen darstellen, bis zu anderen Sektoren, die mit Adhäsionsproblemen umgehen, könnten biomimetische Lösungen Effizienz und Nachhaltigkeit revolutionieren.
Quelle und weitere Informationen: https://www.mdpi.com/2584728