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Bionik: Skorpion trotzt Sand durch Oberflächenstrukturen

Gelber Sahara-DickschwanzskorpionLaden...

Wüstenskorpione sind dank der besonderen Struktur ihrer Panzer besonders widerstandsfähig gegen Sand. Nach den Erkenntnissen von Wissenschaftlern um Han Zhiwu von der Jilin University minimiert die Mikrostruktur ihrer Chitinplatten den Abrieb durch fliegende Sandkörner, indem sie die Teilchen in einem günstigeren Winkel auftreffen lässt. Außerdem erzeugen Querrillen im Panzer einen Luftkisseneffekt, durch den Sandkörner gebremst und abgelenkt werden. Die Forscher erhoffen sich von diesen Erkenntnissen Fortschritte bei erosionsresistenten Oberflächen für technische Anwendungen.

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Wüstenskorpion | Die Rückenplatte des Gelben Sahara-Dickschwanzskorpions Androctonus australis ist genoppt und gefurcht, um Flugsand besser zu widerstehen.

Die Forscher konstruierten Modelloberflächen mit verschiedenen Oberflächenstrukturen und erzeugten mit einem Sandgebläse kontrollierte Partikelerosion. Der Rückenpanzer des bis zu zehn Zentimeter langen Wüstenskorpions Androctonus australis, der in den Wüstenregionen Nordafrikas lebt, ist in sieben Segmente aufgeteilt, die durch Querrillen voneinander getrennt sind. Seine Oberfläche ist mit halbkugelförmigen Noppen strukturiert. In den Tests zeigte sich, dass eine im Skorpionstil strukturierte Oberfläche je nach Bedingungen bis zu einem Fünftel weniger Masse verliert als eine glatte Oberfläche.

Das führen die Forscher darauf zurück, dass Sandkörner die strukturierte Oberfläche in einer breiter gestreuten Verteilung von Winkeln treffen, so dass ein Teil der Körner weniger Schaden anrichtet. Außerdem zeigen Strömungssimulationen, dass in den Querrillen des Skorpionpanzers Turbulenz entsteht, die wiederum einen lokalen Luftkisseneffekt erzeugt. Nach der Simulation der Forschergruppe treffen dadurch weniger Teilchen den Panzer, und ihre Geschwindigkeiten sind geringer.

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