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Dr. Helge Fabritius Krebspanzer: Ein tierisch guter Werkstoff

Der Panzer der Krustentiere ist ein bisher wenig beachtetes multifunktionales Material mit hohem Potential für die Entwicklung neuartiger bioinspirierter synthetischer Materialien.

Stand: 16.06.2017

Die meisten biologischen Strukturmaterialien sind Nano-Verbundwerkstoffe mit einem Grundgerüst aus biologischen Strukturpolymeren in Kombination mit weiteren organischen und anorganischen Komponenten. Diese inhärente Komplexität schafft Spielraum für eine Vielzahl von physikalischen Eigenschaften, die sich im Laufe der Evolution an die ökophysiologischen Bedürfnisse der Organismen angepasst und optimiert haben. Die vielen diversen Funktionen biologischer Materialen und „Bauteile“ liefern Beispiele, wie die Natur „technische“ Probleme mit maßgeschneiderten Materialien löst und machen sie zu einer reichhaltigen Inspirationsquelle für synthetische Materialien.

Die sogenannte Kutikula der Arthropoden oder Gliedertiere (im wesentlichen Spinnentiere, Krebse und Insekten) hat bedingt durch ihren Ursprung als Sekretionsprodukt der Epidermis überall den gleichen Grundaufbau aus fibrillärem Chitin und Proteinen, muss aber verschiedenste Aufgaben erfüllen und damit sehr variable physikalische Eigenschaften haben. Dies können z. B. mechanische, optische aber auch Kombinationen aus mehreren Eigenschaften sein, die im gleichen Material nahtlos ineinander übergehen wie beispielsweise zwischen elastischen Gelenkmembranen und harten Beinsegmenten. Somit stellt Arthropodenkutikula ein echtes multifunktionelles Material dar, das ein hohes Potential sowohl für die Grundlagenforschung als auch für die Entwicklung und Herstellung von Biomaterialien und bio-inspirierten oder biomimetischen Materialien birgt. Zusätzlich bieten Arthropoda eine Fülle von evolutionär funktionsoptimierten Bauplanvariationen, die als Quelle für innovative technische Lösungen genutzt werden können.

Dr. Helge-Otto Fabritius leitet die Arbeitsgruppe „Biologische Verbundwerkstoffe“ in der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf. Mit ihrem interdisziplinären Team von Wissenschaftlern operiert die Gruppe an der Schnittstelle von Biologie, Physik und Materialwissenschaften.
Das wissenschaftliche Hauptinteresse von Helge-Otto Fabritius gilt den Zusammenhängen von Struktur, Zusammensetzung und physikalischen Eigenschaften von biologischen Materialien und deren evolutionärer Optimierung für spezifische Funktionen, die das Überleben von Organismen gewährleisten. Basierend auf diesbezüglicher Grundlagenforschung entwickelt er wissensbasierte Konzepte für neue, bio-inspirierte und biomimetische Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften.
Helge-Otto Fabritius kooperiert mit verschiedenen Wirtschaftsunternehmen und ist seit 2016 Gastdozent am Kompetenzentrum für nachwachsende Rohstoffe der Technischen Universität München am Standort Straubing.


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