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BIOKON - Das Bionik-Kompetenznetz

Bionicum_Sonderausstellung
Das Bionicum Ideenreich Natur ist eine interaktive Ausstellung im Naturkundehaus des Tiergartens Nürnberg.
Bild: Bionicum

Aktuelles // 06. Oktober 2015

Sonderausstellung „Artenreich Natur“ - Biodiversität entdecken, erleben und verstehen

Artenreichtum, die genetische Vielfalt innerhalb einer Art und die Fülle an Lebensräumen – über diese drei Bausteine der Biodiversität und ihr Zusammenspiel informiert seit dem 6. Oktober 2015 die neue Sonderausstellung „Artenreich Natur“ im Bionicum in Nürnberg.

 

Biodiversität bedeutet biologische Vielfalt. Diese Vielfalt hat sich in Milliarden von Jahren entwickelt und ist das Resultat der Evolution. Sie ist die Grundlage für die Sicherung der Welternährung, für neue Medikamente, für den technischen Fortschritt und auch für die Bionik. Vorrangig wird Biodiversität mit dem Begriff Artenvielfalt gleichgesetzt. Doch die Anzahl der Mikroorganismen, Tier-, Pflanzen- und Pilzarten in einem Ökosystem, beschreibt nur einen Teil. Auch genetische Vielfalt und die Vielfalt der Ökosysteme spielen eine wichtige Rolle.

 

Mit einer Mischung aus spielerischem Entdecken, anschaulichen Texttafeln und ausgewählten Exponaten entführt „Artenreich Natur“ Jung und Alt auf eine Reise in die einzigartige Vielfalt des Lebens. Die Besucher können ihr Wissen im Biodiversitätsquiz testen, mit allen Sinnen erfahren, was eine ‚Schlüsselart‘ ist, als Fischer die Meere retten oder sich an der Schmökerwand über Schutzprojekte informieren. Die Schau beleuchtet nicht nur den wissenschaftlichen Hintergrund der Biodiversität, sondern vermittelt anschaulich, warum ihr Bewahren für unsere Zukunft so wichtig ist.

 

Warum das Bionicum sich für dieses Thema entschieden hat, liegt auf der Hand: Die Bionik nutzt die Natur und seine Arten als Ideengeber. Je mehr Arten entdeckt und ihre Besonderheiten und Lebensweisen entschlüsselt werden, umso mehr kann man von ihnen lernen und in die Technik umsetzen. Bisher ist nur ein Bruchteil des Ideenreichtums der Natur bekannt, während weltweit durch Eingriffe in die Umwelt Tier- und Pflanzenarten aussterben. Der Erhalt der Ökosysteme mit ihren vielfältigen Arten wird immer wichtiger und schützt zugleich das riesige Potential für die Bionik. Andersherum können bionische Erfindungen auch die Umwelt schützen, denn so energieeffizient, ressourcenschonend und nachhaltig wie die Natur arbeitet (noch) keiner.

 

Weitere Informationen zum Bionicum und zur Sonderausstellung finden Sie hier >>

Echse-RWTH
BIOKON-Mitglied Philipp Comanns von der RWTH Aachen erforscht Schuppenstrukturen feuchtigkeitserntender Echsen. Die Erkenntnisse helfen, Flüssigkeiten und Schmiermittel auf Kunstsoff- und Metalloberflächen gerichtet zu transportieren.
Bild: RWTH Aachen

Forschung // 11. August 2015

Von trinkenden Echsen zum gezielten Transport von Schmiermitteln

Die Arbeitsgruppe Bionik am Institut für Biologie II der RWTH Aachen stellt ein neues Modell für den passiven gerichteten Flüssigkeitstransport vor. Das Funktionsprinzip haben sie von der speziellen Oberflächenstruktur der texanischen Krötenechse gelernt.

 

Die texanische Krötenechse hat eine besondere Fähigkeit: Um ihren Durst zu stillen, muss sie keine Wasserstelle aufsuchen, sondern sie kann Flüssigkeit über die Haut aufnehmen. Mit Kapillarkanälen zwischen ihren Schuppen sammelt sie kleinste Wassermengen aus der Umgebung, beispielsweise aus feuchtem Sand. Feine Kapillarkanäle transportieren anschließend das Wasser zum Maul.

 

Die Forscher der RWTH Aachen haben die Geometrie dieser Kanäle auf der Haut feuchtigkeitserntender Echsen untersucht und erfolgreich auf Kunststoff- und Metalloberflächen übertragen. Die neuartigen Oberflächenstrukturen ermöglichen es, Flüssigkeiten passiv und energieneutral in eine Richtung zu transportieren – sogar entgegen der Schwerkraft.

 

„Die Kapillaren bilden ein Netzwerk und werden zum Maul hin enger und besitzen eine gezielte Verschaltung“, erläutert Diplom-Biologe und BIOKON-Mitglied Philipp Comanns, der über das Thema promoviert. „Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass das Phänomen auf zwei Prinzipien beruht. Das ist einmal die periodisch und asymmetrisch wechselnde Form der Kapillaren, die sich zusammenziehen und wieder weiten, und zum anderen die Verschaltung zwischen den Kapillarkanälen“, so Comanns.

 

Die Wissenschaftler untersuchten die Haut konservierter Echsen, die das Zoologische Forschungsmuseum Alexander Koenig in Bonn zur Verfügung stellte. Zusammen mit der Arbeitsgruppe von Professor Werner Baumgartner an der Johannes Kepler Universität Linz entwickelten sie ein theoretisches Modell, wie sich Flüssigkeiten in solchen Kapillaren verhalten, und einen technischen Prototypen, der der Natur so nahe wie möglich kommt. Dazu laserten sie sägezahn-förmige Kapillarstrukturen in Kunststoffplatten. „Nach diesem Modell geschaffene künstliche Oberflächen verhindern den Flüssigkeitsfluss in eine Richtung, während sie ihn in die andere aufrechterhalten, selbst wenn ein geringer Gegendruck erzeugt wird“, erklärt Comanns. „Sie verhalten sich für die Flüssigkeit wie Dioden.“

 

Da der passive, gerichtete Transport von Flüssigkeiten oder Schmiermitteln bei vielen technischen Prozessen erforderlich ist, sehen die Wissenschaftler für die technische Anwendung ein breites Spektrum von Möglichkeiten. Dazu gehören beispielsweise der Bereich der Mikrofluidik, bei medizinischen Anwendungen, Destillen oder E-Ink-Displays. „Mit der Methode können technische Prozesse verbessert und Ressourcen geschont werden“, sagt Philipp Comanns. „Der nächste Schritt wird sein, das Prinzip für spezifische Produktgruppen weiterzuentwickeln.“

 

Gefördert wurde diese anwendungsorientierte innovative Forschung unter dem Titel "BioLas.exe" im Rahmen des VIP-Programms - Validierung des Innovationspotentials wissenschaftlicher Forschung - durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung und betreut durch die VDI/VDE Innovation + Technik GmbH sowie den Projektträger Jülich.

Die Arbeit über den Wassertransport bei der Texanischen Krötenechse wurde in der Augustausgabe des Journal of the Royal Society Interface veröffentlicht.

Nebeltrinkerkäfer.jpg,Nebeltrinkerkäfer_01
Der Nebeltrinker-Käfer war Vorbild für die neue Farbe StoColor Dryonic.
Quelle: Sto SE & Co. KGaA, Foto: Vladimir Wrangel

Presse // 24. Juli 2015

"Ausgezeichnete" Fassadenfarbe nach dem Vorbild des Nebeltrinker-Käfers

Mit der Auszeichnung „Die Oberfläche“ prämiert das Fraunhofer IPA seit 2012 alljährlich innovative Anwendungen und Technologien aus dem Gebiet der Oberflächentechnik. Am 20. Juli hat die Forschungseinrichtung die diesjährigen Gewinner bekanntgegeben. Das Rennen machte die Firma Sto SE & Co. KGaA, die eine neue bionische Fassadenfarbe nach dem Vorbild des Nebeltrinker-Käfers entwickelt hat.

 

Um in der Wüste zu überleben, wandelt dieser Käfer den Nebel, der auf seinem Rücken kondensiert, in Wasser um. Dabei sammeln die hydrophilen Kuppen auf seinem Panzer das Wasser an. Durch die hydrophoben Täler fließt es wiederum mithilfe der Schwerkraft in Richtung Mund ab. Dieses bionische Prinzip bildet die Grundlage für die neue Fassadenfarbe: Die hydrophil-hydrophobe Mikrostruktur, die durch eine Kombination von organischen und anorganischen Komponenten und einer Selbstorganisation während der Trocknungsphase entsteht, führt das durch Tau und Nebel entstandene Wasser an der Fassade in Rekordzeit ab.

 

Die Fassadenoberfläche trocknet deutlich schneller und ist resistenter gegen Algen und Pilze. Ökologisch nachhaltig ist die Farbe noch dazu, denn sie wird ohne biozide Wirkstoffe und CO2-neutral hergestellt. Für die Jury war ausschlaggebend, dass die Übertragung dieses oberflächentechnischen Konzepts in die Technik zukünftig Fassaden trockener hält und damit den Wert von Gebäuden nachhaltig sichert.

 

Quelle: Presseinformation Fraunhofer IPA

Iko_Creative_Prosthetic_System
Die bionische Prothese wird über myoelektrische Sensoren gesteuert. Kinder können die modular aufgebaute Prothese mit diversen Aufsätzen erweitern und über die Lego Mindstorms-Plattform selbst programmieren und umbauen.
Bild: Carlos Arturo Torres

Presse // 05. August 2015

Eine Armprothese für Kinder zum Spielen und Leben

Design-Student Carlos Arturo Torres hat gemeinsam mit dem kolumbianischen Center for Integrated Rehabilitation (CIREC) und dem Lego Future Lab das „IKO Creative Prosthetic System“ entwickelt, das mit dem Design-Award Core 77 ausgezeichnet wurde. Dabei handelt es sich um eine bionische Armprothese, basierend auf einem modularen Stecksystem, mit dem Kinder ihre Prothesen auf spielerische Weise selbst programmieren und nach ihren Wünschen gestalten können.

 

Kinder mit Behinderung eine Teilhabe am kindgerechten Alltag zu ermöglichen, Ihnen Ängste zu nehmen und über neue Möglichkeiten eines spielerischen Miteinander eine anderes Verständnis für ihre Situation bei Kindern ohne Behinderung hervorzurufen − das war Torres Vision für das Projekt.

Herausgekommen ist ein System, dass die Balance hält zwischen einer spielerischen Erfahrung und einer für jeden Tag funktionellen Prothese, die den Kindern helfen kann, mit dem künstlichen Arm leben zu lernen.

 

Die batteriebetrieben Prothese wird durch Muskelkontraktion gesteuert: Bei jeder Kontraktion des Muskels entsteht auf der Haut eine elektrische Spannung. Myoelektrische Sensoren registrieren darüber die Aktivität der Muskeln im Stumpf und senden diese Signale an das Gehirn.

Ein Prozessor, der im unteren Teil des modular aufgebauten Arms verbaut wurde, ist kompatibel mit der Lego Mindstorms-Plattform. Dieses Modul können die Kinder mit einer Vielzahl verschiedener auch selbst programmierbarer Aufsätze erweitern, wie beispielsweise einem Greifer, einem Bagger oder einem Raumschiff.

 

Details des Projektes sehen sie hier im Video:

Statuette_Bionic-Award_02
Die Bionic-Award-Statuette ist eine stilisierte Diatomee und soll als Symbol für den reichen Schatz, den die Natur als Vorbild für Übertragungsmöglichkeiten in die Technik bietet dienen. Design: Pohl Architekten.

Aktuelles // 17. Juli 2015

International Bionic-Award 2016 ausgeschrieben

Zum fünften Mal wird im Herbst 2016 der internationale Bionic-Award verliehen. Der mit 10.000 Euro dotierte Preis richtet sich an Nachwuchswissenschaftler aus der ganzen Welt. Bis zum 26. Februar 2016 können Bewerbungen eingereicht werden.

 

Mit dem internationalen Bionic-Award wird eine herausragende Arbeit beispielsweise in Form einer bionischen Produktentwicklung oder einer Dissertation oder Habilitation ausgezeichnet, die innerhalb der letzten zwei Jahren vor dem Einreichungstermin fertig gestellt wurde. Teilnehmen können sowohl Einzelpersonen als auch Teams. Den oder die Preisträger ermittelt eine internationale und aus hochrangigen Bionik-Experten zusammengesetzte Jury.

 

Informationen zu den Bewerbungsvoraussetzungen und den in englischer Sprache einzureichenden Unterlagen können Sie hier herunterladen >> 

Dr. Rainer Erb und Jessica Rudolph

Kontakt

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Dr. Rainer Erb | Geschäftsführer

Jessica Rudolph | Assistentin des Geschäftsführers

 

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