Wie Schnecken die Formel 1 revolutionieren könnten:

Eigentlich haben Napfschnecken kein besonders aufregendes Leben: Sie leben im Meer und saugen sich an Steinen fest. Nachts verlassen sie ihren Standort, um den Pflanzenbewuchs abzuweiden. Wie Miniatur-Staubsauger wandern sie über den Stein und raspeln den Algenbelag ab. Jetzt könnten die ansonsten eher wenig dynamischen Tiere die Formel 1 revolutionieren:  

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Die Zähne der gemeinen Napfschnecke (Patella vulgata) enthalten das härteste bekannte Biomaterial der Welt, den Goethit. Der ist nach Johann Wolfgang von Goethe benannt, der nicht nur Dichter, sondern auch Bergbaubeamter und Mineraliensammler war. Goethit besteht aus bis zu 62% Eisen – kein Wunder, daß das ständige Reiben am Stein den Schneckenzähnen nichts ausmacht! Goethit wurde übrigens auch auf der Marsoberfläche nachgewiesen. Da er sich nur in Zusammenhang mit Wasser bildet, werten die Nasa-Wissenschaftler diesen Fund als einen der sichersten Nachweise von ehemals flüssigem Wasser auf dem Mars.

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Goethit; Fundort: Lake George, Park County, Colorado; Rob Lavinsky, iRocks.com – CC-BY-SA-3.0, Goethite-162473CC BY-SA 3.0

Forscher der University of Porthsmouth haben die winzigen Zähnchen der  Napfschnecke nun untersucht und festgestellt dass sie eine Zugfestigkeit von 4.900 MPa erreichen. Das ist in etwa so, als würde man an eine Spaghetti-Nudel einen Mittelklassewagen von 1,5 Tonnen hängen, ohne dass sie zerreißt. Zum Vergleich: Ein Menschenzahn schafft nur 500 MPa – damit würde die Schnecke schnell verhungern!

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© Claudia Eder 

Um die winzigen Zähnchen untersuchen zu können, benutzten die Forscher ein Rasterkraftmikroskop, das die Probe ähnlich dem Plattenspieler mit einer Nadel an einer Feder abtastet. Spannt man den Zahn zwischen die Federspitze und einen Objektträger, so lässt sich die Festigkeit messen. Und die ist bei der Napfschnecke vergleichbar mit Kevlar, jenem Material, aus dem kugelsichere Westen gefertigt werden. Kevlar ist ein Aramid, das sich durch hohe  Festigkeit und gute Schwingungsdämpfung auszeichnet. Allerdings verliert es diese Eigenschaften mit der Zeit, vor allem unter UV-Einfluß und Feuchtigkeit. Festigkeit darf man auch nicht mit Härte verwechseln: Festigkeit entspricht jener Kraft pro Fläche, die benötigt wird, um das Material zu zerreißen. Härte beschreibt die Ritzbarkeit eines Materials – hier hat nach wie vor der Diamant die Nase vorn.

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Interessant ist auch, dass die Schneckenzähne unabhängig von ihrer Größe dieselbe Festigkeit aufweisen. Normalerweise brechen große Strukturen leichter als kleine, da sie mehr Schwachstellen enthalten. Nicht aber der Schneckenzahn! Sein Aufbau könnte daher auch zur Verbesserung von Formel 1 Wägen, Bootskörpern oder Flugzeugen herangezogen werden. Denn in diesen Branchen ist leichtes, widerstandsfähiges Material gefragt. Aber auch in der Zahnheilkunde könnte die Struktur des Schneckenzahnes künftig herangezogen werden, um Füllungen haltbarer zu machen.

Zum Weiterlesen: 

Extreme strength observed in limpet teeth

 

 

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