Sandfischeffekt: Unterschied zwischen den Versionen
- Bionik
- Technische Tribologie
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Aktuelle Version vom 12. August 2020, 09:14 Uhr
Als Sandfischeffekt bezeichnet man die abriebs- und reibungreduzierenden Merkmale des Panzers einiger wüstenbewohnender Reptilien. Bisher ist er von drei Gattungen bekannt: Den Sandfischen (Scincus), den Sandschleichen (Sphenops) und den Echten Sandboas (Eryx). Es wird angenommen, dass diese Reptilien die spezielle Struktur der Haut jeweils konvergent als eine Anpassung an die im Wüstensand grabende Lebensweise entwickelten.
Die Schuppen sind wie bei anderen Reptilien aus Keratin gebildet, die eine besondere Mikrostruktur besitzen. Unter dem Rasterelektronenmikroskop zeigen die Schuppen in Abständen von etwa 8 Mikrometern quer verlaufende Schwellenstrukturen von etwa einem Mikrometer Durchmesser und Höhe. Bei Rückenschuppen sind zusätzlich dornenartige Fortsätze („Nano-Spikes“, 40 nm) auf den Schwellenstrukturen zu erkennen. Der Durchmesser eines durchschnittlichen Sandkorns entspricht im Schnitt der Ausdehnung von 38 Schwellen. Sie fungieren als „Bürsten“, welche fest an den Sandkörnern haftende Tonmineralien-Schichten abstreifen. Dies vermindert den Reibungskoeffizient signifikant. Dadurch wird auch verhindert, dass sich die Tonmineralien an der Haut absetzen. Die Tonminerale konnten in einem Versuch von den Schwellen durch leichtes Pusten oder einen weichen Pinsel entfernt werden.
Die Struktur der Schuppen verhindert auch deren Abnutzung.
Aufgrund dieser Merkmale können sich die Reptilien schnell im Sand fortbewegen, ähnlich dem Schwimmen im Wasser. In Versuchen zeigte sich, dass die Schuppen dieser Reptilien abriebs- und reibungsärmer als konventionelle Materialien wie etwa Stahl sind.
Der Sandfischeffekt ist ein aktuelles Forschungsgebiet der Bionik.
Siehe auch
- Lotuseffekt
Literatur
- Ingo Rechenberg u. a.: Tribologie im Dünensand – Sandfisch, Sandboa und Sandschleiche als Vorbild für die Reibungs- und Verschleißminderung. Schlussbericht, BMBF-Förderkennzeichen 0311967A, Laufzeit 1. Februar 2006 bis 31. März 2009, (PDF-Datei; 3,32 MB)