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Klettern wie Spiderman ist möglich!

Durch zwei Haftpads, die jeweils etwa die Größe einer Handfläche haben, können Menschen wie Spiderman an einer Wand klettern. Bis zu 70 Kilogramm können durch die Auflagen an einer Glaswand aufwärts transportiert werden, so die Forscher der Stanford-Universität in Kalifornien. Inspiriert wurden sie bei ihrer Erfindung von den haftenden Füßen eines Geckos – um es auf den Menschen zu übertragen, wurde das Prinzip der Haftung allerdings entscheidend verändert.

Gecko-Füße müssten größer als Tennisschläger sein

Insgesamt sind die Haftflächen 280 Quadratzentimeter groß und jeweils in eine Kunststoffscheibe eingebunden. Diese wiederum ist über eine Stange mit einer Trittfläche verbunden. Die Lamellen an einem Gecko-Fuß werden im Prototyp durch 24 kleine Plättchen, die aus den Mikrostrukturen aufgebaut sind, nachempfunden. Ein Mensch kann senkrecht an einer Wand empor klettern, indem er die handgroßen Pads abwechselnd festklebt und wieder löst. „Seit der Entdeckung des Mechanismus der Anhaftung bei Geckos sind viele künstliche trockene Haftmittel mit wünschenswerten geckoartigen Eigenschaften entwickelt worden“, schreiben die amerikanischen Forscher um Elliot Hawkes. Bisher konnten die Haftfläche und die Tragkraft dieser Mittel nur bedingt optimiert werden. Nutzt man das Gecko-Prinzip für einen Menschen mit 70 Kilogramm Körpergewicht, müsste die Haftfläche pro Hand 1200 Quadratzentimeter betragen, so die Wissenschaftler. Das entspricht fast der doppelten Fläche eines Tennisschlägers. Ziel der Versuche war es aber, ein handflächengroßes Modell zu entwickeln.

Noch besteht Optimierungsbedarf

Dazu wurde die Struktur der kleinsten Ebene im hierarchisch angelegten Haftsystem eines Gecko-Fußes verändert. Spezielle Borsten, die sich am oberen Ende in Härchen aufteilen, wurden durch keilförmige Mikrostrukturen aus dem Kunststoff Polydimethylsiloxan ersetzt. Dadurch verlieren die Keile umso mehr an Steifigkeit, je stärker sie durch das Andrücken verschoben werden. So kann die Last besser auf die gesamte Haftfläche verteilt werden. Die Forscher hoffen, so die Größe der Haftfläche noch vergrößern zu können und das ohne eine nachlassende Haftwirkung. Zusätzlich mache diese Fähigkeit der Kraftverteilung das Gerät weniger anfällig für Haftkraftverluste durch Risse oder andere Störungen in der Wand. Noch sehen die Forscher Möglichkeiten, das Gerät zu verbessern. Dazu werde ihre Entwicklung aber zunächst besser auf die menschliche Biomechanik angepasst.

Mehr im Artikel des Fachmagazins „Journal of the Royal Society Interface“.



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