Haifischhaut

Wenn es darum geht, den Strömungswiderstand zu verringern, blicken wir neidisch auf den Hai. Denn die Hautschuppen vom Räuber der Meere sind so beschaffen, dass sie die Querströmung senken und die Wandreibung reduzieren. Mit einem Lack, dessen Eigenschaften der Haifischhaut nachempfunden ist, lassen sich aerodynamische Verluste von Flug- und Fahrzeugen, Schiffen und Rotorblättern für Windenergieanlagen deutlich verringern: So liegt das jährliche Einsparpotenzial von Treibstoff bei 2.000 Tonnen für ein großes Containerschiff und in der Luftfahrt – auf jedes Flugzeug angewandt – bei weltweit mehr als 4,48 Millionen Tonnen. 

Gecko-Haftprinzip

Auch das physikalische Prinzip, mit dem Geckos sich mühelos über Kopf oder an senkrechten Wänden halten, lässt sich auf die Technik übertragen. Dabei beruht die Haftfunktion auf kleinsten Oberflächenstrukturen und ist überall dort von Interesse, wo rückstandsfreie Materialverbindungen benötigt werden, die sich jederzeit öffnen und schließen lassen – beispielsweise im Fahrzeug- und Maschinenbau oder in der Medizin. Das Gecko-Prinzip spart Klebemittel und ist somit gleichermaßen ökologisch wie ökonomisch effizient. 

Lotus-Effekt

Von zunehmend technischer und wirtschaftlicher Bedeutung sind selbstreinigende Oberflächen. Bekanntestes Beispiel: der Lotus-Effekt. Mithilfe von Nanotechnologie lassen sich auf Oberflächen hauchdünne, unsichtbare Langzeitschutzfilme auftragen, die die Haftung von Schmutzpartikeln minimieren. Die Oberfläche ist nun nicht mehr rau genug, um Verunreinigungen und Nässe ausreichend Halt zu bieten, Wasser und Schmutz perlen – so wie an den Blättern der Lotus-Pflanze – einfach ab, der Reinigungsaufwand verringert sich deutlich. Oberflächen mit selbstreinigendem Lotus-Effekt sind inzwischen weltweit an mehr als 600.000 Gebäuden zu finden. 

Salvinia-Effekt

Der sogenannte Salvinia-Effekt könnte zukünftig die Reibungsverluste und somit den Treibstoffverbrauch von Frachtschiffen reduzieren: Die Blätter des Schwimmfarns (Salvinia) bilden auf ihrer Oberfläche unter Wasser eine dünne Luftschicht, die die Pflanze wochenlang trocken hält. Verantwortlich dafür sind auf der Blattoberfläche feine, an Schneebesen erinnernde Härchen, Könnten Schiffsrümpfe mit einer solch Luft haltenden Gleitschicht überzogen werden, entstünde Reibung nicht mehr an der Wasser-Metall-Grenze, sondern nur noch an der Wasser-Luft-Grenze, wo sie weitaus geringer ist. Reibungsverlust und Kraftstoffverbrauch würden sinken. In ersten Versuchen ist die Übertragung des Prinzips auf technische Materialien bereits gelungen. 

Das bionische Haus

Visionär ist das bionische Haus, das nicht mehr mit Photovoltaik-Paneelen versehen wird, sondern eine Haut aus „grünen Ziegeln“ erhalten könnte, die eine Photosynthese ermöglichen. Somit würden sie Kohlenhydrate produzieren, die als Biotreibstoff verwendet werden könnten. Ebenso visionär ist die Vorstellung von sich aktiv reinigenden Fußböden: Mikrostrukturen in der Art von Flimmerhärchen sollen Schmutzpartikel zu Sammel- oder Resorbtionsstellen transportieren.

Das erste bionische Haus wird im österreichischen Villach entstehen – ein Objekt, bei dem Technik und Natur verschmelzen und das sich selbst mit der nötigen Energie versorgt und die überschüssige Energie an andere Häuser und öffentliche Einrichtungen abgibt.