Bissfest wie die Haut des "Dinosaurier-Aals"

Komplex aufgebaute Schuppenschichten eines Tropenfischs liefern Blaupause für extrem stabile Panzerungen

Grauer Flösselhecht

Grauer Flösselhecht

Cambridge (USA) - Am schlammigen Boden afrikanischer Seen im Tschad und Senegal geht der Graue Flösselhecht mit dem Spitznamen "Dinosaurier-Aal" auf die Jagd. Eine komplex aufgebaute Schuppenhaut schützt ihn davor, selbst zur Beute zur werden. Jetzt untersuchten amerikanische Materialforscher diese Haut genauer und fanden eine ideale Vorlage für sichere Rüstungen für Soldaten und Panzerungen von Fahrzeugen. Die mikroskopische Struktur der insgesamt vier Schutzschichten präsentieren sie in der Fachzeitschrift "Nature Materials".

"Viele der Design-Prinzipien lassen sich auf Schutzsysteme für den Menschen übertragen", sagt Christine Ortiz vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Unter dem Mikroskop erkannten sie und ihre Kollegen, dass die Haut des Grauen Flösselhechts - Polypterus senegalus - aus insgesamt vier nanostrukturierten Lagen aufgebaut ist. An der Oberfläche des Fisches, dessen Familie bereits 96 Millionen Jahre alt ist, schimmert ein perlmutterglänzendes Schuppenkleid aus Ganoin. Darunter folgt eine Lage aus festem Dentin, auch Zahnbein genannt. Eine weitere Lamellenschicht aus Isopedin und schließlich eine Knochenplatte vervollständigen den natürlichen, weniger als einen fünftel Millimeter dicken Panzer.

Im Labor stellen Ortiz und Kollegen Beißangriffe nach und beobachteten dabei das Verhalten der der stabilen Fischhaut. Das Schuppenkleid hielt sogar extremen Belastungen von bis zu 62 Gigapascal weitestgehend stand. Wichtig zeigte sich dabei die Kombination aus harten und weicheren Materialien. Diese verhinderten einerseits ein Eindringen der künstlichen Zähne und absorbierten andererseits die Bissenergie, so dass sich keine Risse bilden konnten wie sonst bei hochfesten Keramiken.

"Dieses fundamentale Wissen hat ein großes Potenzial für die Entwicklung von verbesserten, biologisch inspirierten Panzerungen", ist Ortiz überzeugt. Nun gilt es, geeignete, synthetische Materialien zu finden, um den vielschichtigen Schuppenpanzer nachbauen zu können. Gelingt dies, winken extrem dünne, leichte und zugleich hochfeste Panzerungen für schusssichere Westen, Flugzeuge oder Militärfahrzeuge.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2008/bissfest-wie-die-haut-des-dinosaurier-aals/