Klettern wie Spider Man – Die Gecko-Gloves machen es möglich!
Erneut ist die Tierwelt das große Vorbild für die neusten Hightech-Innovationen. Nachdem das Chamäleon wie bereits berichtet als Vorbild für moderne Tarntechnik herangezogen wurde, dient nun der Gecko als Ideengeber für die Wissenschaft. Im Fokus stehen die Zehen des Geckos, die mit Haftorganen bestückt sind. Diese ermöglichen nicht nur eine starke Bindung an glatten Oberflächen wie beispielsweise an Glas, sondern können mit minimalem Aufwand auch wieder abgelöst werden.
Gecko auf einem Blatt
Genau diese Eigenschaft hat Elliot Hawkes, Maschinenbauingenieur an der Stanford University, näher unter die Lupe genommen und versucht, sie mit einem Team von Ingenieuren nachzubauen. Dazu musste er bis auf die Nano-Eben herunter, um die sehr detailliert aufgebauten und strukturierten Füße des tierischen Vorbilds mit den außergewöhnlichen Kletterfähigkeiten unter die Lupe zu nehmen. Inspiriert von den mit Saugnäpfen bestückten Gecko-Füßen und der einzigartigen Abrolltechnik zur perfekten Kontrolle der Hafteigenschaften entwickelte das Team Handschuhe, die das vertikale Klettern an Glasflächen ähnlich wie Spiderman ermöglichen. Die sogenannten Gecko-Gloves sind dabei in der Lage, das Gewicht einer erwachsenen Person eigenständig zu halten. Hawkes und seine Kollegen sind die ersten, denen es gelingt, ein solches Material erfolgreich zu entwickeln und zu erproben.
Gecko beim Klettern
Möglich wird dies durch haarähnliche Nanofasern, die anstatt mit Klebstoffen allein mit Hilfe von Reibung für Haftung sorgen. Während frühere Gecko-inspirierte Haftmittel das Problem aufwiesen, dass sie an Leistungsfähigkeit einbüßten wenn sie auf eine größere Fläche gedehnt wurden, so ist gerade dies die Stärke der Nanofasern. Diese besitzen die Eigenschaft, dass sie dehnbar sind und je weiter sie gedehnt werden, sie durch eine größere Oberfläche auch eine höhere Reibung produzieren. Denn durch die Streckung der Federn glättet sich ihre Sägezahn-artige Struktur, die Oberfläche vergrößerte sich und ermöglicht es, die Kraft gleichmäßig auf beispielsweise eine glatte Glasoberfläche zu verteilen.
Getestet wurde diese Technologie in Verbindung mit einer Klettervorrichtung, die eine Lastverteilung beim vertikalen Klettern problemlos ermöglicht und so die Nanofasern optimal zum Einsatz gebracht werden können. Hierzu verfügt die Klettervorrichtung über zwei Pads, die jeweils mit 24 Haftfliesen mit der entwickelten Polymerstruktur aus Nanofasern in Sägezahn-Form bestückt sind. Diese Nanofasern sind dabei etwa 100 Mikrometer lang, was ungefähr der Breite eines menschlichen Haares entspricht.
grüner Gecko beim Klettern auf einer glatten Oberfläche
Berührt man mit diesen Pads eine glatte Oberfläche, so geschieht dies nur mit den Spitzen der Nanofasern und der Hafteffekt tritt nicht ein. Aber wird die Last angelegt, sodass die Fasern gedehnt werden, wird ähnlich dem Effekt bei einem Gecko die Haftung selbst an einer glatten Glasoberfläche erzeugt. Entlastet man die Pads wieder, so ziehen sich die Nanofasern erneut zusammen und lösen sich ohne größeren Aufwand von der glatten Oberfläche. Dies berichtet Eric Eason, Doktorand der angewandten Physik und Co-Autor der wissenschaftlichen Publikation.
Anwendungsszenarien für diese Technologie sind ebenfalls mehr als genug im Gespräch: von einer militärischen Nutzung über Roboter zur Montage von großen Glasplatten an Gebäuden bis hin zu NASA-Projekten. Der Vorteil dieser neuen Technologie mit den Nanofasern liegt dabei in der Möglichkeit, dass der Hafteffekt auf eine beliebig große Fläche von einem Quadratmillimeter bis hin zur Größe einer menschlichen Hand ausgedehnt werden und somit auch größere Lasten tragen kann.
Quelle und weiterführende Informationen: Stanford News
Gecko-Gloves
Pro
- erlmöglicht das Klettern an Glasfassaden
- viele Anwendungsszenarien
- Freizeitspaß beim Buildering
Kontra
- Zuverlässigkeit ist noch nicht getestet
- Entsprechende Konstruktionen/ Geräte für die Anwendung fehlen noch
