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Dienstag, 02 Februar 2021 10:59

Brief aus England

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Geschätzte Lesezeit: 9 - 17 Minuten

2021: Ein Jahr der Freuden, Veränderungen und des Bedauerns?

Wenn das neue Jahr beginnt, dürfen wir Vorhersagen machen, sowohl düstere als auch optimistische. In den USA wird es zum Zeitpunkt des Erscheinens dieser Ausgabe der „Galvanotechnik“ einen neuen Präsidenten geben, Joe Biden, der ein viel besserer Freund Europas sein wird als sein Vorgänger D. Trump. Präsident Trump hat seine Verbündeten, ob Kanada, Deutschland oder Südkorea, einfach nicht geschätzt. Oft war er recht unfreundlich zu deren Regierungen.

Präsident Biden hat mehr Verstand und bessere Manieren, er wird die NATO schätzen – aber den Druck auf die Partner, einschl. Deutschland, aufrechterhalten, ihren vollen Anteil einzubringen. Auf Deutschland, seinen vollen Anteil an den NATO-Beiträgen zu zahlen, was einige NATO-Partner in der Vergangenheit nicht getan haben. Ich werde keine Namen nennen! Was Ex-Präsident Trump betrifft, so können wir ihm ein wirklich spannendes neues Jahr voraussagen. Nachdem er seine besonderen Privilegien als Präsident verloren hat, gibt es Dutzende von Bundes- und Staatsorganen, die seine Steuer- und anderen Geschäftsangelegenheiten untersuchen werden. Ich sage voraus, dass das, was sie aufdecken, es sehr unwahrscheinlich erscheinen lässt, dass D. Trump (der dann 79 Jahre alt sein wird) im Jahr 2024 wieder zur Wahl antritt. Und ich denke, auch keiner aus seiner Familie wird dies tun.

2021 werden wir fast komplett frei vom Covid-Virus sein. Es wird vielleicht noch kleine lokale Ausbrüche geben, aber Einschränkungen werden der Vergangenheit angehören. Die Entwicklung von Impfstoffen in weniger als einem Jahr ist ein wissenschaftliches Wunder. Aber es gibt immer noch Dinge, bei denen sich die Wissenschaftler nicht sicher sind. Beispielsweise ob es besser ist, zwei volle Dosen im Abstand von 4 Wochen zu geben oder eine kleinere Dosis, gefolgt von einer größeren Dosis? Oder vielleicht zwei Dosen zuerst einer Art von Impfstoff, dann eine zweite Dosis einer anderen Art. Aber diese Fragen werden sehr bald beantwortet werden.

2021 wird Deutschland, glaube ich, an zwei Fronten unter Druck geraten. Erstens in der Frage der Huawei-Ausrüstung für 5G. Die meisten westlichen Nationen sind sich inzwischen einig, dass es aus Sicherheitsgründen einfach zu riskant ist, dieses chinesische Equipment zu installieren. Und zweitens gerät Deutschland in Bezug auf die Unterwasserpipeline Nordstream 2 aus Russland leicht unter Druck. Dieses riesige Projekt ist fast fertig, und es aufzugeben, wäre sehr kostspielig. Aber in einer Zeit, in der Russland sich auf der Weltbühne so aggressiv verhält (und in der wir ohnehin versuchen, unsere Wirtschaft zu dekarbonisieren), verleiht diese Energiequelle Präsident Putin enorme Macht. Das sind zwei schwierige Entscheidungen für deutsche Politiker.

Wenn wir zur Normalität zurückkehren, werden die Dinge dann so sein, wie sie im Jahr 2019 waren? Mit ziemlicher Sicherheit nicht. Alle sind sich einig, dass das Wachstum des Online-Einkaufs, im Gegensatz zum Besuch der Einkaufsstraße, weitergehen wird.

Moderne Drohnentechnik

Abb. 1: LieferdrohneAbb. 1: LieferdrohneAuch die Technologie der Auslieferung dieser Einkäufe mit autonomen Fahrzeugen wird sich weiterentwickeln, sowohl mit Radfahrzeugen als auch mit Drohnen in der Luft. Unsere Zeitungen verwenden jetzt das Akronym WFH, ohne sich die Mühe zu machen, es als „Working from Home“ zu erklären, und als Folge davon ist der Pendlerverkehr in Bahnen und Bussen zurückgegangen. Bahnen und Busunternehmen werden ihre Fahrpläne reduzieren müssen. Und schließlich liefern immer mehr Restaurants und Imbissbuden jetzt warme Mahlzeiten zu uns nach Hause. Auch dafür gibt es einen neuen Begriff, den der sogenanten „Dark Kitchen“. Die liegen vielleicht in einem Industriegebiet und werden von ihren Kunden nie gesehen werden. Ein Team von Kurieren liefern die Mahlzeiten zu uns nach Hause. Viele befürchten, dass die Innenstädte veröden werden, und schon jetzt sind die Mieten für Innenstadtgeschäfte stark gesunken.

Es werden immer mehr Lagerhäuser gebaut, wobei sowohl neue als auch bestehende Lagerhäuser automatisiert werden. Fast 1 Million Briten haben in diesem Jahr ihren Arbeitsplatz verloren, etwa die Hälfte im Einzelhandel – Läden, die nie wieder öffnen werden, und die andere Hälfte im sogenannten Gastgewerbe – Restaurants, Imbisse und Hotels. Wie viele davon wieder öffnen werden, ist ungewiss. Während der Pandemie hat sich die Technologie weiterentwickelt, insbesondere die Art und Weise, wie wir unsere Einkäufe nach Hause und in unsere Unternehmen liefern. Die britische Post (Royal Mail) beginnt damit, Drohnen für die Zustellung in die entlegeneren Teile Großbritanniens einzusetzen. Vor einigen Wochen hat eine Drohne zum ersten Mal erfolgreich Lieferungen vom englischen Festland zu den Scilly-Inseln gebracht. Sie absolvierte die ca. 100 km lange Rundreise und lieferte medizinische Hilfsgüter zum Flughafen St. Mary's.

Die Isles of Scilly Steamship Group (ISSG) sagte, der Flug ebne den Weg „für eine neue lebenswichtige Verbindung“ zu den abgelegenen Inseln vor Cornwall. Das unbemannte Fahrzeug (Abb. 1) kehrte mit lokalen Produkten, darunter Gin und Blumen, zum Flughafen Land's End zurück. Derzeit wird die meiste Fracht per Schiff zu den Inseln transportiert, andere Waren werden zusammen mit Passagieren in Flugzeugen befördert. Drohnen könnten unter anderem medizinische Hilfsgüter und dringende Fahrzeugteile transportieren.

Abb. 2: Das neue autonome Lieferfahrzeug Kar-Go Abb. 2: Das neue autonome Lieferfahrzeug Kar-Go Im hohen Norden Schottlands gibt es kleine Ansammlungen von Menschen, die auf kleinen Inseln leben. Die Royal Mail ist gesetzlich verpflichtet, jede Adresse im Land zu beliefern, doch manche leben mehrere Kilometer von der nächstgelegenen Straße entfernt. Die Kosten für die Zustellung von ein paar Briefen oder Paketen können 50 bis 100 Euro betragen. Der Einsatz von Drohnen könnte viel günstiger sein.

Die autonome Zustellung von Haushaltswaren innerhalb von Städten entwickelt sich weiter. Vor einigen Monaten habe ich über den kleinen Lieferroboter berichtet, ein sechsrädriges Fahrzeug in der Größe eines Kinderwagens, das jetzt in Milton Keynes UK und anderswo eingesetzt und von Starship Technologies (www.starship.xyz) hergestellt wird. Ein etwas größeres dieser Fahrzeuge, genannt „Kar-Go“, ist an der UK Academy of Robotics (www.academyofrobotics.co.uk) in der Entwicklung (Abb. 2). Im November absolvierte es erfolgreich seine erste Fahrt in London. Er verfügt über eine hochentwickelte Navigationstechnologie, und ein Teil des mechanischen Antriebssystems ist von Tesla USA zugekauft. Es ist etwas kleiner als ein kleiner Pkw und ist eher für den Transport von Paketen als von größeren Produkten wie Waschmaschinen ausgelegt.

Brexit

Letzten Monat schrieb ich – fälschlicherweise – dass wir bis zum Erscheinen der Dezember-Ausgabe der Galvanotechnik das Ergebnis der Verhandlungen zwischen der EU und Großbritannien kennen würden. Einen Monat später sind wir immer noch nicht schlauer. Der irische Premierminister behauptete, dass die beiden Seiten erfolgreich 97 % der Vereinbarung erreicht hätten. Ich habe keine Ahnung, wie er zu dieser genauen Zahl gekommen ist, und ich glaube, er hat sich geirrt. Es gibt nach wie vor sehr große Differenzen zwischen den beiden Seiten. Man kann die Situation sehr einfach zusammenfassen. Das Vereinigte Königreich möchte (wie es in der Vergangenheit war) ein völlig unabhängiger Staat werden. Mit voller Freiheit, seine eigenen Entscheidungen in einer Vielzahl von Fragen zu treffen. Die EU dagegen verlangt, dass das Vereinigte Königreich eng an die EU gebunden bleibt – ein Quasi-Satellit, was fast alle EU-Vorschriften angeht, ob Gesundheit und Sicherheit, Arbeitsrecht (Urlaub, Arbeitsstunden), staatliche Beihilfen für Unternehmen und vieles mehr. Die EU verlangt, dass alle Streitigkeiten von einem EU-Gerichtshof entschieden werden, in dem das Vereinigte Königreich kein Mitspracherecht hätte. Die EU verlangt außerdem, dass Großbritannien nicht nur die EU-Vorschriften befolgen soll (was es derzeit tut), sondern auch, dass in einem Prozess, der als „dynamische Anpassung“ bekannt ist, das Vereinigte Königreich automatisch folgen muss, sollte die EU in Zukunft solche Vorschriften ändern. All dies unter dem Schirm des sogenannten „Level playing field“. Und schließlich: Obwohl Großbritannien nach internationalem Recht als sogenannter „Independent Coastal State“ die rechtliche Kontrolle über seine Küstengewässer hätte, fordert die EU das Recht für französische, niederländische und andere EU-Fischereiboote, in britischen Gewässern zu fischen. Großbritannien wird es sicherlich schwer haben, solche Bedingungen zu akzeptieren, und kein vernünftiger Mensch sagt den Ausgang der Verhandlungen voraus. Wenn die Verhandlungen scheitern, werden Großbritannien und die EU nach den Regeln der WTO (Welthandelsorganisation) handeln, mit Zöllen von 10 % auf Pkw, 30 % auf Milchprodukte, ca. 50 % auf Fleischwaren usw. Jede Seite hat das Recht, diese Zölle zu senken, aber nur unter der Bedingung, dass, wenn z. B. der Zoll auf Käse auf 15 % oder sogar Null gesenkt wird, dieser niedrigere Zoll auf alle Käseimporte angewendet werden muss, ob aus der EU oder aus den USA.

Die wichtigsten Verhandlungen betreffen nun den Handel. Aber es steht zu befürchten, dass sich die Kluft zwischen der EU und Großbritannien auch auf andere Weise vertiefen wird. Schon früh entschied Brüssel, dass das Vereinigte Königreich in Zukunft nicht mehr am Satellitenprojekt Galileo beteiligt sein wird, obwohl das Vereinigte Königreich bereits große Summen in dieses Projekt investiert hatte. Andere nicht handelsbezogene Angelegenheiten, wie der Austausch von Informationen über Kriminalität und Terrorismus, werden möglicherweise ebenfalls zurückgestuft, ebenso wie der Austausch von Studenten und Professoren. Niemand ist sich ganz sicher, was der Antrieb dazu ist, aber es ist sicherlich ein Grund für viel Traurigkeit und Bedauern hier in Großbritannien. Unser Wunsch für das Jahr 2021 ist, dass die warmen und freundschaftlichen Beziehungen zwischen der EU und Großbritannien bestehen bleiben oder wieder aufgebaut werden. Wir teilen ein 2000 Jahre altes Erbe, wir teilen gemeinsame Bedrohungen und sogar unsere eigene DNA, wie jüngste Forschungen gezeigt haben, ist weitgehend identisch. Lassen Sie uns hoffen, dass unsere Politiker zumindest etwas davon bewahren können.

Klimawandel und Wasserstoff

Abb. 3: Die Verdunstungskühlung imitiert die Kamelhaut Abb. 3: Die Verdunstungskühlung imitiert die Kamelhaut Nachdem Präsident Trump nun hoffentlich seine Koffer gepackt und das Weiße Haus verlassen hat, hat Präsident Biden deutlich gemacht, dass ihm der Klimawandel genauso am Herzen liegt wie den meisten von uns hier in Europa. Die USA werden dem Pariser Klimaabkommen wieder beitreten und ein eigenes Programm zur Reduzierung der CO2-Emissionen auflegen. Ein Punkt, in dem sich die USA von Europa unterscheiden, ist der sehr weit verbreitete Einsatz von Klimaanlagen mit dem enormen Energiebedarf. Während in Europa der Energiebedarf im Winter am höchsten und im Sommer am niedrigsten ist, verhält es sich in den USA fast umgekehrt. Können wir uns also im Sommer kühl halten und dabei weniger Energie verbrauchen? Die Antwort lautet Ja. Im Hochsommer, in der Sahara, tragen Kamele weiterhin schwere Lasten, wie sie es seit Jahrhunderten tun. Aber wie machen sie das?

Wissenschaftler haben eine Kühltechnologie in Form eines biegsamen, etwa einen Zentimeter dicken Materials erfunden, das an Gebäuden oder Versandcontainern angebracht werden könnte, um den Inhalt ohne Strom zu kühlen. Tests deuten darauf hin, dass das Material eine Temperatur aufrechterhalten kann, die etwa 7 °C niedriger ist, als die der Umgebungsluft. Die Technologie lehnt sich an das Kamel an, ein Wüstentier, das mit rauen Bedingungen zurechtkommen muss. Es mag kontraintuitiv erscheinen, aber wenn ein Kamel durch trockenes Terrain wandert, beruht seine Fähigkeit, sich vor Überhitzung zu schützen, auf einer zotteligen Fellschicht. Diese dient als Isolator und bildet eine Barriere gegen die Hitze draußen, während sie gleichzeitig den Wasserdampf aus den Schweißdrüsen in der Haut an die Umgebungsluft abgibt. Das Kamel schwitzt nur selten, aber wenn es schwitzt, ergänzen sich die beiden Schichten aus Haut und Fell, wodurch die Fähigkeit des Kamels, sich kühl zu halten, maximiert und die Menge an Wasser, die es verliert, begrenzt wird.

Die neue Technologie ahmt Fell und Haare des Kamels nach. Sie besteht aus zwei Schichten, von denen die untere aus einer Hydrogel-Substanz besteht, die als Wasserreservoir dient. Bei der Verdunstung wird dieses als Dampf abgegeben und nimmt dabei Wärme mit. Über dieser Ersatz-Schweißdrüse liegt eine Schicht aus Aerogel, einer ultraleichten, isolierenden Substanz, die ähnlich wie das Fell des Kamels funktioniert. „Zoologen haben berichtet, dass ein geschorenes Kamel tagsüber den Wasserverbrauch zum Schwitzen um 50 Prozent erhöhen muss, verglichen mit einem Kamel mit natürlichem Wollfell“, sagte Jeffrey Grossman, Leiter der Abteilung für Materialwissenschaften und Ingenieurwesen am Massachusetts Institute of Technology und einer der Hauptautoren der Studie. „Um also den Wasserverlust zu minimieren und gleichzeitig die kühlende Wirkung der Verdunstung zu erhalten und damit die Kühlleistung über längere Zeiträume zu verlängern, haben wir uns an der Natur orientiert.“ Das Prinzip ist in Abbildung 3 dargestellt. Eine alternative Technologie, die nur aus der Hydrogelschicht bestand, konnte zwar eine etwas niedrigere Temperatur aufrechterhalten, aber der zweischichtige Ansatz hielt schon einmal deutlich länger.

Quelle: „Passive Sub-Ambient Cooling from a Transparent Evaporation-Insulation Bilayer“ Zhengmao Lu, Elise Strobach u.a. Joule Lu et al. Bd 4, 1-9 December 16, 2020 ª 2020 https://doi.org/10.1016/j.joule.2020.10.005

Radiative Kühlung

Während die bisherigen Arbeiten auf der Verdunstungskühlung basierten, ist von hochreflektierender weißer Farbe bekannt, dass sie sogen. strahlende Kühlung bewirkt. Wissenschaftler in Amerika behaupten, dass eine Farbe, die Gebäude kühler hält als ihre Umgebung, den Bedarf an Klimaanlagen reduzieren könnte. Es wurde festgestellt, dass die neu entwickelte Farbe, die 95,5 % des Sonnenlichts reflektieren kann, die Temperaturen um 1,5 °C gegenüber der Umgebungstemperatur senkt. Die neue Farbe sendet nicht nur Wärme von der Oberfläche weg, sondern projiziert diese Wärme auch in die Tiefe des Raumes, anstatt in der Atmosphäre gehalten zu werden und zur globalen Erwärmung beizutragen. Die Erfinder behaupten, dass die neue Farbe auf Straßenoberflächen, Dächern und Autos angewendet werden könnte. Es gibt bereits reflektierende Lacke auf dem Markt, aber die neu entwickelte Zusammensetzung ist noch effizienter. Die Forscher evaluierten mehr als hundert verschiedene Materialien, entschieden sich aber schließlich für eine Mischung, die reich an Kalziumkarbonat ist. Die Partikel haben eine unterschiedliche Größe, wodurch die Farbe über einen breiten Wellenlängenbereich streuen kann. Ein weiterer Pluspunkt: Der neu entwickelte Lack soll weniger kosten als die handelsüblichen Reflexionslacke auf dem Markt.

Quelle: „Full Daytime Sub-ambient Radiative Cooling in Commercial-like Paints with High Figure of Merit“: Cell Reports Physical Science Bd 11 Ausgabe 10 (Published in issue: October 21, 2020) Xiangyu Li u.a.

DOI: https://doi.org/10.1016/jxcrp. 2020.100221

 

Ersetzen von Erdgas durch Wasserstoff

Hunderte von Häusern in Schottland werden die ersten in der Welt sein, deren Heiz- und Kochbedarf durch reinen Wasserstoff gedeckt wird, nachdem ein 32 Millionen Euro teurer Versuch von der Energieregulierungsbehörde gefördert wurde. In etwa 300 Häusern in der Region Levenmouth im schottischen Fife werden kostenlos mit Wasserstoff betriebene Heizkessel und Herde installiert und an ein neues Pipeline-Netz angeschlossen, das sie mit 100 Prozent grünem Wasserstoff versorgt. Das Gas wird durch Elektrolyse erzeugt, bei der Strom aus einer Windturbine genutzt wird, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Die ersten Haushalte sollen 2022 angeschlossen werden, wobei der Versuch zunächst viereinhalb Jahre läuft. Durchgeführt wird er von der Gasnetzgesellschaft SGN, die den Auftrag erhalten hat. Die Dekarbonisierung der britischen Haushalte stellt eine große Herausforderung dar, da etwa 80 Prozent der Haushalte Erdgasheizungen verwenden, die Kohlendioxid ausstoßen, das die globale Erwärmung verursacht. Wasserstoff wurde schon oft als mögliche Lösung vorgeschlagen, weil er sauber verbrennt. Obwohl Heizkessel und Herde ersetzt werden müssten, könnten Wasserstoffkessel in Verbindung mit bestehenden Zentralheizungssystemen verwendet werden. Befürworter sagen, dass dies weniger störend wäre als die Umstellung auf vollelektrische Heizsysteme, wie etwa Wärmepumpen.

Es könnte auch die weitere Nutzung der bestehenden Gasnetze ermöglichen, was für Unternehmen wie SGN, das 5,9 Millionen Haushalte und Unternehmen in Schottland und Südengland mit Gas versorgt, von Vorteil wäre.

Zu den hohen Kosten dieses Demonstrationsprojekts gehörte die Tatsache, dass die Heizkessel und Herde fast handgefertigt werden müssten, aber an sich nicht mehr kosten würden als heutige Erdgasgeräte. Der Wasserstoff wird mit einer bestehenden Sieben-Megawatt-Windturbine in Levenmouth erzeugt, und es wird ein Speicher gebaut, der genug Wasserstoff enthält, um die dreihundert Haushalte fünf Tage lang ohne Winderzeugung zu versorgen. Als Ausweichlösung könnte die Elektrolyse mit Strom aus dem nationalen Netz betrieben werden.

Selektive Metallbeschichtung von 3D-gedrucktem Kunststoff

Abb. 4: Einsatz eines Zweidüsendruckers für die selektive Beschichtung von ABSAbb. 4: Einsatz eines Zweidüsendruckers für die selektive Beschichtung von ABS3D-gedruckte Kunststoffteile können präzise vernickelt werden, wenn der Kunststoff vor dem Druck mit einem Katalysator vordotiert wird, so Wissenschaftler der Waseda Universität, Japan. Dies ist eine Alternative zu einer herkömmlichen Technik, bei der ein einfaches Kunst- stoffobjekt nach der Herstellung mit einem Katalysator beschichtet und dann in eine stromlose Metallbeschichtungslösung getaucht wird. Um die Haftung zu verbessern, kann vor der Katalysatorbeschichtung ein Aufrauungs- oder Ätzschritt eingefügt werden.

„Diese Methode ist tatsächlich eine Verbesserung gegenüber dem konventionellen Metallisierungsprozess, der verwendet wird, um 3D-Kunststoffstrukturen mit Metall zu beschichten“, so die Universität. Obwohl der konventionelle Ansatz technisch einwandfrei ist, erzeugt er eine metallische Beschichtung, die ungleichmäßig ist und schlecht an der Kunststoffstruktur haftet. Die neue Technik erfordert keine Art von Aufrauen oder Ätzen, um die Abscheidung des Katalysators zu fördern. Diese zusätzlichen Schritte führen zu einer Beschädigung des 3D-Objekts und zur Verwendung von giftigen Chemikalien wie Chromsäure.

Stattdessen verwendeten die Forscher einen Fused-Filament-Drucker mit zwei Düsen und druckten ABS aus einer Düse und ABS, das mit dem Katalysatorvorläufer Palladiumchlorid (PdCl2) dotiert war, aus der anderen. Der dotierte Kunststoff wird nur zum Aufbau von Oberflächen verwendet, hier ist später eine Metallisierung erforderlich. Das Konzept ist in Abbildung 4 dargestellt.

Trotz des Verzichts auf einen Aufrauungsschritt war die Haftung der Metallbeschichtung hoch, so die Universität. Ein Teil der Verbesserung kommt von der Überwindung der hydrophoben Natur von ABS, die natürlich das tauchbeschichtete Palladium im konventionellen Prozess zurückweist und der Grund für die Aufrauhung ist, um die Benetzbarkeit und Porosität zu erhöhen.

Beim Proof-of-Concept-Verfahren wurde eine erhebliche Menge Palladium verwendet – das dotierte ABS enthielt 9 Gew.-% PdCl2. Es zeigte sich, dass die Katalysatorkonzentration die Geschwindigkeit der Metallabscheidung stark beeinflusst. Die Waseda Universität arbeitete mit der Nanyang Technological University und Yoshino Denka Kogyo zusammen. Die veröffentlichte Arbeit beschreibt auch die Nickelbeschichtung von elektrogesponnenen ABS-Fasern.

Quelle: „Metal-plastic hybrid 3D printing using catalyst-loaded filament and electroless plating“ JingZhan, Additive Manufacturing Bd 36, December 2020, 101556

https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101556 

Von der Natur lernen: Ein quetschfester Panzerkäfer

Abb. 5: Die Querschnittsansicht zeigt die puzzleartige Verbindung zwischen den einzelnen Elytren  auf dem Diabolischen Panzerkäfer Abb. 5: Die Querschnittsansicht zeigt die puzzleartige Verbindung zwischen den einzelnen Elytren auf dem Diabolischen Panzerkäfer Der sogenannte teuflische Panzerkäfer hat ein quetschfestes Exoskelett, das es ihm ermöglicht, das bis zu 39 000-fache seines Körpergewichts auszuhalten, so Forscher der University of California, Irvine. Die Forscher überrollten den Käfer tatsächlich mit einem Toyota Camry zweimal und beobachteten, wie er später davonlief. Das zeigt eine aktuelle Ausgabe der Zeitschrift Nature.

Ein Video des Experiments zeigt, wie das 1,5 Tonnen schwere Auto auf einer asphaltierten Auffahrt über den Käfer rollt – eine unglaubliche Demonstration seiner Zähigkeit. Der Käfer stellt sich kurz tot unter dem Reifen, zuckt dann mit den Fühlern und läuft dank seines superstarken Exoskeletts davon.

Der zwei Zentimeter lange Käfer mit sechs Beinen und einem holprigen, eisengrauen Panzer, den man nicht zertrümmern kann, sieht zwar furchterregend aus, ist aber eigentlich ein harmloses und bemerkenswertes Ergebnis der Evolution.

Forscher der Purdue University und der University of California, Irvine verbrachten Jahre damit, den superstarken Käfer zu analysieren, der im Lateinischen als Phloedes diabolicus bekannt ist. Dabei zerkleinerten sie viele Käfer und untersuchten ihre Panzer auf mikroskopischer Ebene, um zu sehen, wie sie zusammengesetzt sind. Sie fanden heraus, dass die beste Verteidigung des Panzerkäfers seine Elytren sind, das sind die Hüllen, die die Flügel auf seinem Rücken bedecken. Alle Käfer haben diese Teile, aber der teuflische Panzerkäfer hat vor Millionen von Jahren aufgehört, seine Flügel zu benutzen und seine Flügeldecken verhärtet. Die Flügeldecken des Panzerkäfers sind an der Naht in der Mitte miteinander verschmolzen, wo eine Reihe von ineinandergreifenden Nähten dafür sorgt, dass sie einer Kraft von bis zu 149 Newton standhalten können. Die Naht wirkt wie ein Puzzlespiel. Sie verbindet verschiedene Exoskelettlamellen (Puzzlestücke) unter den Flügeldecken. Wenn man ein Puzzlestück zerbricht, erwartet man, dass es sich am Hals, dem dünnsten Teil, löst. Aber diese Art von katastrophaler Spaltung sieht man bei dieser Käferart nicht. Stattdessen delaminiert er, was für ein anmutigeres Versagen der Struktur sorgt. Delaminierung bedeutet, dass er sich in Schichten aufspaltet, anstatt direkt zu zerbrechen.

Die Forscher sagen, dass wir Menschen viel von diesem kleinen Panzerwagen lernen können, vor allem, wenn wir sein Puzzledesign für andere Strukturen und Materialien anpassen können.

Quelle: „Diabolical ironclad beetles inspire tougher joints for engineering applications” Po-Yu Chen Heft : Nature. Bd 586, 502–504 (2020).

https://media.nature.com/original/magazine-assets/d41586-020-02840-1/d41586-020-02840-1.pdf 

Anschrift des Verfassers

Dr. Anselm T. Kuhn,
c/o Metal Finishing Service Ltd.,
105 Whitney Drive, Stevange, Herts, SG14BL/England;
Fax: +44/1438-906306, E-Mail: Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!

Anmerkung der Redaktion:

Die im „Brief aus England“ abgedruckten politischen Inhalte müssen nicht der Auffassung von Verlag und Redaktion entsprechen, sondern sind die persönliche Meinung des Verfassers.

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  • Ausgabe: 1
  • Jahr: 2021
  • Autoren: Dr. Anselm T. Kuhn

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