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Biologisches Vorbild

Künstliche Muskelhaut rollt sich blitzschnell auf

Max-Planck-Forscher haben eine Membran entwickelt, die blitzschnell auf einen äußeren Reiz reagiert: Wie Blätter von Samenkapseln rollt sie sich zusammen.
Poröse Membran

In der Botanik gibt es zahlreiche Strukturen, die sich – zum Beispiel bei Kontakt mit Luftfeuchtigkeit – bewegen, rollen oder falten. Diese Materialien haben sich Forscher vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam zum Vorbild genommen: Eine ihrer neuesten Entwicklungen ist eine Haut, die sich bei Kontakt mit Lösungsmitteln blitzschnell zusammenrollt.

Poröse Membran
Poröse Membran | Die Forscher erzeugen die Membran aus einem ionischen Polymer, in das sie voluminöse Säulenmoleküle einlagern. Ketten und Säulen vernetzten sie anschließend mit einer Ammoniaklösung, die nur von einer Seite in das Material vordrang. Dadurch variiert der Vernetzungsgrad, während die wässrige Ammoniaklösung gleichzeitig auch die Poren in der Folie hinterlässt.

Das gelang dem Team um Jiayin Yuan, indem sie eine Polymermembran herstellten, deren Porosität im Querschnitt abnimmt. Dadurch kann das Lösungsmittel nicht überall gleich gut eindringen – die Membran quillt asymmetrisch auf. "Unsere Membran reagiert auf einen äußeren Reiz gut zehnmal schneller als bisherige Polymer-Aktuatoren und führt zudem eine größere Bewegung aus", erläutert Yuan. Das änderte sich auch dann nicht, wenn Yuan und Kollegen ihre Membran mit Hitze, Kälte und Druck malträtierten.

Die Membran der Max-Planck-Forscher könnte überall dort nützlich sein, wo ein Material mit einer Bewegung auf einen äußeren Reiz reagieren soll. Laut den Wissenschaftlern könnten ähnliche Materialien eines Tages vielleicht Robotern gleichzeitig als künstliche Haut und Muskel dienen. Der besondere Charme läge darin, dass der Reiz selbst die benötigte Energie liefere.

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