BIOKON – Das Bionik-Kompetenznetz

Best Practices

„I think the biggest innovations of the 21st century will be at the intersection of biology and technology. A new era is beginning.”
Steve Jobs, Apple Gründer

Die Innovationskraft der Bionik entspringt aus dem nahezu grenzenlosen Pool an biologischen Vorbildern für spezifische Antworten auf technische Fragestellungen. In beeindruckender Vielfalt schafft die Natur Inspirationen für technische Entwicklungen, die Marktrelevanz in den unterschiedlichsten Branchen haben.

Hier haben wir Erfolgsbeispiele der Bionik zusammengestellt, die wir nach dem Schema (1) Bionik-Innovation, (2) Technische Anwendung, (3) Bionisches Funktionsprinzip und (4) Vorbild aus der Natur aufbereitet haben – unterstützt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt im Rahmen der Förderung unseres Bionik-Unternehmensforums.

Willkommen bei den Innovationen an der Schnittstelle von Biologie und Technik.

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Uncategorized // 14. August 2006

German stars: 50 Innovations everyone should know

Im Rahmen der Initiative „Partner für Innovation“ wird Professor Barthlott mit dem ”Lotus-Effect(R)” in das Buch ”German stars: 50 Innovations everyone should know” aufgenommen.
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Forschung // 4. August 2006

Woran die Kopfhaut merkt, dass sie auf dem Kopf ist

Hautzellen besitzen internes Navigationssystem für ihre Positionsbestimmung im Körper

Hautzellen nutzen ein Koordinatensystem, um ihre Position im Körper zu bestimmen und daraus ihre persönlichen Aufgaben abzuleiten: Genauso wie jeder Punkt der Erde durch Breitengrad, Längengrad und Höhe eindeutig definiert ist, ist auch die Position jeder Zelle durch einen dreiteiligen genetischen Code festgelegt, haben amerikanische Forscher entdeckt. Auf diese Weise wissen etwa die Zellen der Kopfhaut ganz genau, dass sie am Kopf lokalisiert sind und Haare zu produzieren haben, wohingegen die Hautzellen der Handflächen aus dem ihnen zugeordneten Code ablesen, dass sie auf keinen Fall Haare bilden sollen. Die Entdeckung könnte helfen, die Wundheilung zu verbessern und maßgeschneiderte Hauttransplantate herzustellen, so die Forscher.

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Forschung // 25. July 2006

Zähne als Lichtleiter

Biologische Materialen fangen Lichtstrahlen durch mehrfache Streuung ein

Wissenschaflter der Universität von Ulm haben herausgefunden, dass der Zahnbestandteil Dentin Lichtstrahlen leiten kann. Das Prinzip der Lichteinschließung beruht dabei allerdings nicht wie bei den bekannten Glasfaserkabeln auf Totalreflexion, sondern vielmehr auf Streuvorgängen an zylinderförmigen Einschlüssen in dem Stoff. Die Forscher glauben, dass dieses Prinzip der Lichtleitung in der Natur universell angewandt wird.

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Forschung // 25. July 2006

Pflanze gegen Plagegeister

Chemische Substanzen aus der Amerikanischen Schönfrucht schützen vor Stechmücken und anderen Insekten

Eine Pflanze namens Amerikanische Schönfrucht produziert Chemikalien, die Stechmücken abschrecken. US-Wissenschaftler haben nun die chemischen Substanzen analysiert, die für diese Wirkung verantwortlich sind und in Tests deren Wirksamkeit bestätigt. Als traditionelles Volksmittel im Staat Mississippi wird die Pflanze seit mindestens hundert Jahren verwendet. Mithilfe ihrer Ergebnisse wollen die Forscher nun ein kommerzielles Insektenschutzmittel entwickeln.

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Forschung // 22. June 2006

Spinnennetze aus Glas

Von der Biologie abgeschautes Material könnte für künstliche Knochen eingesetzt werden

Wissenschafter der Tufts University in Boston haben ein mit Quarz überzogenes Spinnennetz hergestellt. Dazu mischten sie ein Protein, das für den Aufbau der Netzfasern zuständig ist, mit Bioquarz, einem in Zellen natürlich vorkommenden Silikat. Dadurch konnten die Proteinfasern mit einer dichten Packung aus nur etwa einen Mikrometer kleinen Quarzteilchen überzogen werden. Der so entstandene neuartige Werkstoff ist gleichzeitig elastisch und doch hart, und könnte vielfältige Anwendungen in der Medizintechnik oder der Bauindustrie finden, glauben die Forscher.

Original: http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0601096103v1

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Forschung // 21. June 2006

Klettverschluß im Miniformat

Siliziumgras” hält Mikrobauteile zusammen

Deutsche Forscher haben einen winzigen Klettverschluss für Halbleiterbausteine entwickelt. Dazu rauen sie die Oberfläche des Halbleitermaterials Silizium so lange auf, bis eine rasenartige Struktur aus Siliziumnadeln entsteht. Gegeneinander gedrückt verkeilen sich die Nadeln ineinander und geben den Bauteilen festen Halt. Mit dem Klettverschlussverfahren können Hersteller Bauteile auch exakter als bisher gegeneinander positionieren, berichten Mike Stubenrauch und seine Kollegen von der TU Ilmenau.

Original: http://www.iop.org/EJ/abstract/0960-1317/16/6/S13

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Presse // 14. June 2006

Einsatz der Bionik als systematische Lösungssuche

Das Fraunhofer IPA bietet mit einem Kooperationspartner die systematische Suche nach Lösungsprinzipien aus der Natur an. Bei technischen Problemstellungen können sich so völlig neue Lösungswege auftun.
”Oft reichen die herkömmlichen Wege der Produktentstehung nicht mehr aus, um den Bedarf an Innovationen schnell und effektiv zu decken. Hier kann die Natur mit ihrer unermesslichen Vielfalt an Lösungen Vorbild für die Technik sein – und bildet somit die Grundlage für die bionische Produktentwicklung”, bemerkt Knut Drachsler, Projektleiter am Fraunhofer IPA . Wird die Bionik systematisch eingesetzt, kann sie schnell zu geeigneten, patentfähigen Lösungen führen. Solche Ansätze bieten hohe Erfolgsaussichten, weil sich die Wirkprinzipien aus der Natur innerhalb evolutionärer Prozesse bewährt haben.

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Forschung // 6. June 2006

Wet but not slippery: boundary friction in tree frog adh. pads

W. Federle A1 A2, W.J.P. Barnes A3, W. Baumgartner A4, P. Drechsler A1 A2, J.M. Smith A3

A1 University of Cambridge Department of Zoology Cambridge CB2 3EJ, UK
A2 University of Würzburg Zoology II Biozentrum, 97074 Würzburg, Germany
A3 Institute of Biomedical and Life Sciences, University of Glasgow Division of Environmental and Evolutionary Biology Glasgow G12 8QQ, UK
A4 Institute of Biology 2 Department of Cellular Neurobionics RWTH-Aachen, 52056 Aachen, Germany

Abstract:
Tree frogs are remarkable for their capacity to cling to smooth surfaces using large toe pads. The adhesive skin of tree frog toe pads is characterized by peg-studded hexagonal cells separated by deep channels into which mucus glands open. The pads are completely wetted with watery mucus, which led previous authors to suggest that attachment is solely due to capillary and viscous forces generated by the fluid-filled joint between the pad and the substrate. Here, we present evidence from single-toe force measurements, laser tweezer microrheometry of pad mucus and interference reflection microscopy of the contact zone in Litoria caerulea, that tree frog attachment forces are significantly enhanced by close contacts and boundary friction between the pad epidermis and the substrate, facilitated by the highly regular pad microstructure.

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Presse // 1. June 2006

Rede von Frau Merkel – ”100 Jahre staatlicher Naturschutz”

Sehr geehrter Herr Prof. Vogtmann,
sehr geehrter Herr Ministerpräsident,
sehr geehrter Herr Bundesminister Gabriel,
liebe Kollegen Töpfer und Trittin, wenn ich das in alter Verbundenheit so sagen darf,
meine Damen und Herren,
Frau Oberbürgermeisterin,
Herr Weinzierl,


”Die Natur hat über Jahrhunderte und Jahrtausende hinweg die unterschiedlichsten Fragestellungen in Form von optimalen Lösungen beantwortet. Das ist faszinierend und kann in vielen technischen Bereichen auch genutzt werden. Die Bionik ist eine Wissenschaft, die sich genau diese natürlichen Erfolge zu Nutze macht.

Wenn man sich einmal anschaut, welchen Energiewirkungsgrad ein Glühwürmchen hat, nämlich 99 %, dann träumt jeder Kraftwerksbetreiber davon. Bei den mickrigen Wirkungsgraden, die wir heute haben – bei Glühbirnen sind es 25 %, bei Kohlekraftwerken ist man stolz, wenn man 43 % erreicht -, dann kann ich nur sagen: Wir können noch eine Menge von der Natur lernen. Wenn man sich heute den Schiffsbau anschaut, dann hat man hier von den Delphin-Schnauzen gelernt. Man sollte sich auch immer wieder anschauen, wie sich die Stabilität von bestimmten Gestängen an der Stabilität von Halmen orientiert. Das sollte uns die Ehrfurcht und die Demut vor den Erfolgen der Natur immer wieder vor Augen führen. Der Mensch kann von der Natur vieles lernen, wenn er sie sich nicht selbst kaputtmacht.”

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Presse // 22. May 2006

Management à la nature

Management heißt, Entscheidungen zu treffen. Aber mit einem schlichten Entweder-oder kommt man nicht weit, die Realität ist komplizierter. Von wem könnten Manager besser den Umgang mit komplexen Strukturen lernen als von der Natur? Ein Plädoyer für den Blick über den Tellerrand.

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Presse // 18. May 2006

Fleischfressende Pflanzen inspirieren zu neuer Technik

Mit Nektar lockt die Kannenpflanze ihre Beute an. Sobald sich die hungrigen Insekten jedoch auf dem fleischfressenden Gewächs niederlassen, verlieren sie den Halt und rutschen ins Innere der zu Hohlräumen geformten Blätter…
Diese Antihaft-Eigenschaften von Pflanzen kopieren Wissenschaftler vom Institut für Botanik der Technischen Universität Dresden…

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