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Haarige Oberflächenforschung: Ingenieure vermessen tierische Reinigungsprofis

Was hat eine Honigbiene mit einem Toastbrot gemeinsam, und was eine Katze mit einer Tischtennisplatte? Das haben Ingenieure nun berechnet, aber nicht nur zum Spaß.
Mit Pollen bedeckte Biene

Eine Oberfläche frei von Schmutz und Staub zu halten, ist eine haarige Angelegenheit, nicht nur für komplexe Geräte wie Sensoren, sondern auch für Tiere mit haarförmigen Strukturen. Honigbienen beispielsweise haben rund 3 Millionen Haare zu säubern – genauso viele wie ein Eichhörnchen, zeigen jetzt Berechnungen des Georgia Institute of Technology in Atlanta. Die US-Ingenieure haben Haut und Haar von 27 Säugetieren und Insekten vermessen und analysiert, wie sich die Tiere von Schmutzpartikeln reinigen. Von ihren Ergebnissen erhoffen sie sich Anregungen für den Bau technischer Geräte mit Selbstreinigungsfunktion.

"Mehr Haar ist gleichbedeutend mit mehr Oberfläche, an der sich Schmutz, Staub und Pollen sammeln können", erklärt David Hu, der Leiter der Studie. Bis zu 100-mal größer ist die Oberfläche von Tieren, wenn man die Fläche der Haare mit einkalkuliert. Eine Honigbiene hat demnach die Fläche eines Toastbrots, eine Katze die einer Tischtennisplatte, und ein Seeotter entspricht in seiner Gesamtoberfläche sogar einem ganzen Eishockeyfeld. Um die riesigen Oberflächen zu reinigen, gibt es unterschiedliche Strategien: Hunde schütteln sich, Bienen entfernen Pollen mit kammartigen Borsten an ihren Beinen, und Fruchtfliegen katapultieren Staub mit Hilfe ihres Kopf- und Brusthaars davon – mit dem 500-Fachen der Erdanziehung.

© Georgia Tech
Insekten reinigen sich selbst
Georgia Institute of Technology

Einige Tiere wenden jedoch weniger Energie auf, um sich zu reinigen, wie Koautor Guillermo Amador erklärt: "Sie tun aktiv nichts, um sauber zu bleiben. Es passiert einfach." Die Wimpern der Säugetiere und die Haare auf den Augen vieler Insekten zum Beispiel minimieren durch ihre bloße Anwesenheit den Windstrom am Auge und lenken Partikel ab. Sogar antibakterielle Konstruktionen beschreiben die Ingenieure: Die Flügel von Zikaden sind wie Nadelkissen mit scharfen Spitzen ausgerüstet und lassen Bakterien aus der Umgebungsluft platzen (Video). David Hu ist der Ansicht, biologische Systeme seien ein inspirierendes Vorbild, um empfindliche technische Geräte energieeffizient von Staub und Schmutz rein zu halten.

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