Kokosnuss und Kieselalge als Blaupause

Botanisch gehören Kokosnüsse zu den Steinfrüchten, wie auch Kirschen oder Pflaumen. Die etwa fünf Millimeter dicke braune Schale der Kokosnuss, die das weiße Kokosfleisch umgibt, hat nun ein interdisziplinäres deutsches Forscherteam im Rahmen eines großangelegten Bionik-Forschungsprojekts unter Federführung des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen der Universität Stuttgart genauer untersucht. Sie fanden heraus, dass die Zellen dieser Steinschicht besonders dicke Zellwände haben und aus einem Material bestehen, das mechanisch hochbelastbar ist. Außerdem hat die Kokosnuss bei einem Schlag auf die Schale einen Trick auf Lager: Ein entstandener Bruch wird nicht senkrecht ins Innere der Kokosnuss weitergegeben, sondern innerhalb der Schale – quasi um die Kokosnuss herum –geleitet. Auf diese Weise bricht die Schale im besten Fall nicht auseinander. Dabei spielen leiterartige Strukturen offenbar eine wichtige Rolle. Durch die Kombination aus stabilen Strukturen, die große Kräfte absorbieren können und zudem auch sehr leicht sind, könnte die Kokosnuss als Vorbild für neue Materialien für den Bau erdbebensicherer Häuser dienen.

„Das ist ein durchaus interessanter Ansatz “, sagt Christian Hamm, Leiter der Gruppe Bionischer Leichtbau und Funktionelle Morphologie am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI). „Von der Natur können wir uns in Sachen Leichtbau einiges abschauen.“ So lassen sich Hamm und sein Team beispielsweise für den Bau von Autofelgen, Fundamente von Windrädern oder medizinischen Armschienen von den geometrischen Strukturen winziger Meeresalgen, so genannter Kieselalgen, inspirieren. Sie sind kaum einen Zehntelmillimeter groß und besitzen Schalen aus Silikat, einem glasartigen Material. Je nach Kieselalgen-Art – es gibt rund 100.000 verschiedene Arten – können die Schalen rund, oval, dreieckig, viereckig oder auch zylindrisch sein. Es gibt eine unendliche Fülle an Formen, die hochkomplex sind. „Die Schalen bestehen meist aus einer Kombination aus Rippen und wabenförmigen Strukturen, wodurch sie extrem stabil und dabei gleichzeitig sehr leicht sind“, sagt Hamm.