Die Stacheln des Griffelseeigels –  Vorbild für fluidtransparente Einschlagschutzsysteme  
 

Seeigelstachel dienen dem Schutz der zerbrechlichen Tiere; die großen Stacheln zum Verkeilen in der Brandungszone von Riffen. Sie sind porös und daher besonders leicht und offen für den Austausch von Fluiden. Zudem besitzen sie ein außergewöhnliches Bruchverhalten unter Druck- und Einschlagbelastungen: Einzelne Ebenen des Materials stürzen nacheinander ein, was viel Energie über lange Wege absorbiert. Dieser "Knautschzoneneffekt" wird durch strukturelle Konstruktionsmerkmale während des gesamten Vorgangs verstärkt.

Biomimetische Keramiken auf der Basis von Aluminium- und Zirkonoxiden simulieren dieses Verhalten und sind Prototypen für neuartige Schutzkonstruktionen von Helmen oder Schnitt- und Stichschutzsystemen. 

 

Kontakt: 


Prof. Dr. Klaus Nickel
Arbeitsbereich Mineralogie und Geodynamik
Institut für Geowissenschaften
Eberhard Karls Universität Tübingen
Wilhelmstr. 56
D-72074 Tübingen
E-Mail: klaus.nickel@uni-tuebingen.de 

 

Projektmitglieder:


Prof. Dr. Klaus Nickel                                                                                               Institut für Geowissenschaften, Universität Tübingen   

Prof. Dr. James Nebelsick                                                                                        Institut für Geowissenschaften, Universität Tübingen

Dr. Thomas Stegmaier (ITV Denkendorf)

Achim Vohrer (ITV Denkendorf)

Hermann Finckh (ITV Denkendorf) 

 

Fördermittelgeber:

Landesstiftung Baden-Württemberg „Neue Materialien aus der Bionik“ 

 

 

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Die Stacheln des Griffelseeigels besitzen erstaunliche, energieabsorbierende Eigenschaften, deren bionische Umsetzung in Form neuer Werkstoffe mit Kombinationen von organischen und anorganischen Komponenten interessante Eigenschaften erwarten lassen. 



  

Mit biomechanischen Tests wird die Performanz der natürlichen Strukturen bestimmt. Diese Untersuchungen bilden die Grundlage für die bionische Umsetzung. 


 

Mikrostruktur der Griffelseeigel-Stachels:

Die rasterelektronenmikroskopische Darstellung zeigt ein komplexes System von Porenstruktuen, die zusammen mit weiteren Materialeigenschaften die erstaunlichen Eigenschaften in diesem System bedingen. 

 


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