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MATERIALWISSENSCHAFT: Schneckenzähne holen Festigkeitsrekord

Die Zähne der Napfschnecke bestehen aus dem stärksten bekannten Material, das in Lebewesen zu finden ist. Sie haben eine Zugfestigkeit von 3 bis 6,5 Milliarden Pascal, was deutlich über dem Wert von Stahl liegt – und ein Vielfaches über dem von Spinnenseide, die bisher als Rekordhalter galt. Das berichten Forscher um Asa Barber von der University of Portsmouth (England).

Mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie gelang es ihnen, die Zugfestigkeit des Materials an kleinen Proben zu messen. Denn die Zähne der Napfschnecke sind nur rund 100 Mikrometer groß. Sie sitzen auf den Zungen der Tiere und erlauben diesen, Algen von rauen Felsoberflächen zu raspeln. Sie sind elastisch und ungefähr so hart wie menschlicher Zahnschmelz, nur eben deutlich reißfester.

Ihre starke Widerstandsfähigkeit gegenüber Zugbelastungen erlangen die Zähne durch einen speziellen Aufbau. Mikrometerlange Nadeln aus dem Eisenmineral Goethit sind in eine Proteinmatrix eingebettet und verstärken diese. Sie enthalten bis zu 62 Prozent Eisen, und ihr Volumenanteil am Zahnmaterial beträgt rund 80 Prozent. Die Zähne bestehen also gleichzeitig aus organischen und anorganischen Stoffen, wobei letztere klar überwiegen. Organisch-anorganische Verbundmaterialien finden sich auch in Knochen und Muschelschalen. Spinnenseide dagegen setzt sich praktisch vollständig aus organischen Substanzen (Proteinen) zusammen.

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  • Quelle

Barber, A. H., Lu, D., Pugno, N. M.: Extreme Strength Observed in Limpet Teeth. In: J. R. Soc. Interface 12, 20141326, 2015