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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Forschung // 3. February 2005

Burrowing mechanics: Burrow extension by crack propagation

Until now, the analysis of burrowing mechanics has neglected the mechanical properties of impeding, muddy, cohesive sediments, which behave like elastic solids. Here we show that burrowers can progress through such sediments by using a mechanically efficient, previously unsuspected mechanism – crack propagation – in which an alternating ‘anchor’ system of burrowing serves as a wedge to extend the crack-shaped burrow. The force required to propagate cracks through sediment in this way is relatively small: we find that the force exerted by the annelid worm Nereis virens in making and moving into such a burrow amounts to less than one-tenth of the force it needs to use against rigid aquarium walls.

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Forschung // 31. January 2005

Unnatural Selection

To become a professional antenna designer, you can follow one of two paths: you can enroll in college- and graduate-level courses on electromagnetism, immerse yourself in the empirical study of antenna shapes, and apprentice yourself to an established technician willing to impart the closely guarded secrets of the discipline.

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Presse // 28. January 2005

Spannungsgeladene Schnappfalle

Venusfliegenfalle kann dank der Blattwölbung in Sekundenschnelle ihre Beute fangen

Die besondere Wölbung ihrer Blätter lässt die fleischfressende Venusfliegenfalle blitzschnell zuschnappen – und nicht wie bisher vermutet eine chemische Reaktion in den Blattzellen. Das Prinzip ähnelt einer weichen Kontaktlinse, die sich von der einen Seite auf die andere stülpt. Das haben amerikanische Wissenschaftler herausgefunden. Lakshminarayanan Mahadevan und seine Kollegen von der Harvard-Universität berichten über ihre Ergebnisse im Fachmagazin Nature (Ausg. 433, Nr. 7024, S. 421).

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Presse // 28. January 2005

Landkrebs mit Insektennase

Christmas Island/Indik (pte, 27. Jan 2005 07:25) – Ein Landkrebs hat eine Naturerfindung der Insekten ”wiedererfunden”. Für Evolutionsbiologen ist das Riechorgan des größten Landkrebses, des Palmendiebes (Birgus latro), ein einmaliges Beispiel konvergenter Evolution. Ein schwedischer Forscher hat auf der zu Australien gehörenden Christmas Island im Indischen Ozean nun den Beweis gefunden, berichtet er im Wissenschaftsmagazin Current Biology

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Forschung // 28. January 2005

How the Venus flytrap snaps

The rapid closure of the Venus flytrap (Dionaea muscipula) leaf in about 100 ms is one of the fastest movements in the plant kingdom. This led Darwin to describe the plant as ”one of the most wonderful in the world”. The trap closure is initiated by the mechanical stimulation of trigger hairs. Previous studies have focused on the biochemical response of the trigger hairs to stimuli and quantified the propagation of action potentials in the leaves. Here we complement these studies by considering the post-stimulation mechanical aspects of Venus flytrap closure. Using high-speed video imaging, non-invasive microscopy techniques and a simple theoretical model, we show that the fast closure of the trap results from a snap-buckling instability, the onset of which is controlled actively by the plant. Our study identifies an ingenious solution to scaling up movements in non-muscular engines and provides a general framework for understanding nastic motion in plants.

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Presse // 26. January 2005

Chip mit Ohr

Forscher entwickeln künstliches Innenohr auf Siliziumbauteil

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Michigan (USA) hat ein nur wenige Millimeter großes, von der Natur abgeschautes Innenohr auf einem Mikrochip entwickelt. Ebenso wie das natürliche Vorbild besteht der Chip aus einem von einer Membran eingeschlossenen Flüssigkeitskanal, in dem sich Schallwellen je nach ihrer Frequenz über verschiedene Strecken hinweg ausbreiten. Die Studie wird in einer der kommenden Ausgaben der Proceedings of the National Academy of Sciences abgedruckt.

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Presse // 25. January 2005

Energie aus Wasserstoff: Bei Bakterien ein alter Hut

Mikroben in heißen Quellen benutzen das gelöste Gas wie Pflanzen das Licht, um Nährstoffe herzustellen

Einige hitzeliebende Bakterien aus heißen Quellen gewinnen ihre Energie nicht aus Licht, sondern aus Wasserstoff. Die Mikroben vom Typ Aquificales leben in über 70 Grad Celsius heißen Quellen, in denen Photosynthese, die Energiegewinnung aus Sonnenlicht, nicht stattfinden kann. Bisher hielten die Wissenschaftler Schwefel für die alternative Energiequelle der sogenannten thermophilen Bakterien. Amerikanische Forscher haben nun jedoch bei einer Analyse von heißen Quellen im Yellowstone-Nationalpark gezeigt, dass die Bakterien ihre Energie aus Wasserstoff beziehen. Norman Pace und seine Kollegen von der Universität in Boulder berichten über ihre Studie im Fachmagazin PNAS (Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0409574102).

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Presse // 20. January 2005

Kugelsichere Schneckenhäuser

Die stabile Schale von Wasserschnecken soll beim Design von Schutzwesten helfen

Eine Gruppe von Wissenschaftlern der Universität von Kalifornien in San Diego will von der Natur lernen, wie brüchige Materialien dank einer cleveren räumlichen Anordnung zu festen Stoffen verarbeitet werden können. Ein gutes Beispiel dafür ist die Abalon-Wasserschnecke, deren aus kleinen Kalktäfelchen aufgebaute Schale selbst heftigen Drücken standhalten kann. Darüber berichtet das Fachmagazin Materials Science and Engineering A (Ausgabe vom 15. Januar 2005).

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Presse // 20. January 2005

Roboter mit ”echter” Muskelkraft

19.01.2005 – An der University of California in Los Angeles wurden erstmals Roboter entwickelt, die mit Muskelkraft arbeiten. Dazu wurden Rattenherzmuskelzellen auf mikroskopische Silikonchips aufgebracht und weiter gezüchtet, berichtet das Wissenschaftsmagazin ” Nature”.

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Forschung // 17. January 2005

Water-repellent legs of water striders

Water striders (Gerris remigis) have remarkable non-wetting legs that enable them to stand effortlessly and move quickly on water, a feature believed to be due to a surface-tension effect caused by secreted wax. We show here, however, that it is the special hierarchical structure of the legs, which are covered by large numbers of oriented tiny hairs (microsetae) with fine nanogrooves, that is more important in inducing this water resistance.

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Forschung // 11. January 2005

Schwertfische sehen durch beheizte Augen besser

A new category of eye movements in a small fish

Kerstin A. Fritsches, K.Fritsches@vthrc.uq.edu.au and Justin Marshalla

Department of Physiology and Pharmacology, University of Queensland, Vision, Touch and Hearing Research Centre, Brisbane 4072 Queensland, Australia

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