PHS248 Biomaterialien

Spinnenseide, Muschelschalen, Haifischzahn und Lotusblatt:
Werkstoffinspirationen aus der Natur. Der Physiker und
Materialwissenschafter Peter Fratzl spricht diese Woche über
Biomaterialien. (Er ist Direktor des Max Planck Institut für
Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam.) Hinweis: eine
bearbeitete Version dieses Interviews wurde im Rahmen der ORF
Österreich 1 Radiosendung “Vom Leben der Natur” im November 2021 in
fünf Teilen ausgestrahlt. Wandelbare Eigenschaften Teures Hirn auf
schlauen Beinen Natur ohne Räder Zähne am Fließband Wunderwerkstoff
Collagen Biomaterialien sind Materialien “aus, für und durch die
Natur”. Es sind jene Werkstoffe, aus denen Pflanzen und Lebewesen
bestehen: Holz, Gras, Wolle, Haare, Panzer – aus Zellulose, Chitin
und Proteinen. Es sind aber auch jene Werkstoffe, aus denen zum
Beispiel Prothesen – für Lebewesen – bestehen, Keramik, Gold oder
Platin. Und es sind Materialien, die von der Natur inspiriert sind:
Oberflächen von Schmetterlingen, die schillernde Farben haben, die
Oberfläche des Lotusblattes, das Wasser perfekt abperlen lässt, die
Zähnen von Tieren mit hohen mineralischen Anteilen. Die Natur passt
sich auf dem Weg der Evolution an die Umweltbedingungen an, ist nie
perfekt, sondern immer nur so gut wie nötig, damit bei Änderungen
der Umweltbedingungen noch immer genug Eigenschaften vorhanden
sind, die anders wo hin passen. Die Natur kann hervorragend mit
limitierten Ressourcen auszukommen. Es gibt Biomaterialien, die
zwar aus dem gleichen Material bestehen, aber durch ihre
unterschiedliche Struktur ganz verschiedene Eigenschaften haben.
Diese Materialien können aber auch Informationen verarbeiten. Sie
leiten etwas Schwingungen gefiltert weiter, damit das Gehirn nicht
überlastet wird, das sich sonst mit zu vielen – meist
uninteressanten – Schwingungen beschäftigen müsste. Eine selektive
Weiterleitung erfolgt durch die Wahl der passenden Materialien. Die
falschen Schwingungen kommen gar nicht erst an. Es ist lohnend, die
Zusammenhänge zwischen der Struktur und den physikalischen
Eigenschaften von biologischen und bioinspirierten
Verbundwerkstoffen zu erforschen, um selbst effizientere und
bessere technologische Werkstücke herstellen zu können.