Bionik Aktuelle Trends und zukünftige Potenziale - Institut für ...

3 Technologische Perspektiven des »Lernens von der Natur«
Orientierung am
natürlichen Vorbild
»Lernen von der Natur« weit
verbreitet
Nanotechnologien und
Selbstorganisation
dass schon Feynman 1959 in seiner berühmten Rede „There‘s Plenty
of Room at the Bottom“ auf biologische Vorbilder verwies, und dass
auch über die „Computational Material Science“ Linie bionische Elemente
eingebracht wurden. Immerhin spielt bspw. in der Kombinatorischen
Chemie die Simulation evolutionärer Prozesse eine wichtige
Rolle. Letztlich war es aber die Faszination, die von den Leistungen
biologischer Materialien ausging (anisotrop, hierarchisch strukturiert,
intelligent, smart, adaptiv, selbstheilend), welche die Orientierung an
natürlichen Vorbildern bestimmte. Besonders wichtig war dabei aber
die zumindest aufkeimende Chance, mit dieser skalenübergreifenden
Komplexität ingenieurtechnisch umgehen zu lernen. Zu den Pionieren
dieser Fähigkeit in Form der Templat gesteuerten Kristallisation, die ja
zahlreiche Vorläufer hatte in der Kolloidchemie und der Molekularbiologie,
gehört sicher Stephen Mann (Mann et al. 1989, Mann 1996).
Eine Analyse aktueller Review-Artikel 36 bestätigt, dass die Idee des
Lernens von der Natur einen breiten Eingang in die Forschung innerhalb
der Materialwissenschaften gefunden hat, auch wenn sich nicht
alle Forschungsansätze, die sich von der Natur inspirieren lassen, zur
Bionik bekennen.
In manchen biochemischen und biotechnologischen Forschungsansätzen
sind die Bezüge zur Bionik erst auf den zweiten Blick zu erkennen.
Wissenschaftler, die „smarte“ und biokompatible Materialien entwickeln,
erwähnen selten die Orientierung am Vorbild Natur, aber die Funktionalitäten,
welche die Forscher umsetzen wollen, sind in der belebten
Natur bereits realisiert. Der Forschungsprozess unterscheidet sich in der
Analyse kaum vom Mainstream in der Chemie und Bio(techno)logie:
Die Wissenschaftler untersuchen molekulare Strukturen, versuchen die
Funktionsweise bestimmter Verbindungen zu verstehen etc. Im Syntheseweg
wird hingegen auf Prinzipien der molekularen Selbstorganisation
gesetzt und insofern ein bionischer Ansatz verfolgt. Aufgrund diverser
Entwicklungen in der Biologie und Chemie, in den Materialwissenschaften
und Nanotechnologien eröffnen sich Möglichkeiten, selbstorganisierende
und -anordnende Eigenschaften von Molekülen besser zu verstehen
und für neue Anwendungen nutzbar zu machen.
Andere in den Review-Artikeln erwähnte Forschungsansätze sind
eindeutiger bionisch: Das Ziel der Forscher besteht in diesen Fällen
darin, Eigenschaften natürlicher Materialien wie Hydrodynamik,
Aerodynamik, Adhäsion (Sanchez et al. 2005) nachzuahmen und in
technische Produkte umzusetzen. 37
36 Vgl. Langer and Tirrell 2004, Anderson et al. 2004, Sanchez et al. 2005.
37 Erwähnte Beispiele sind: Bico et al. 1999, Sanchez 2001, Shin et al. 2003.
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