Härtestes Bio-Material der Welt: Schnecke als Vorbild für die Formel 1

Das härteste Bio-Material der Welt wird von einer Schnecke produziert. Die Zähne einer gemeinen Napfschnecke haben sich in Druck-Tests als extreme hart erwiesen. Der Autor der Studie, Professor Asa Barber von der Ingenieurs-Abteilung an der Portsmoth Universität, hat die Ergebnisse in dem Fachmagazin Interface veröffentlicht.

„Die Natur ist eine wundervolle Inspirationsquelle für Strukturen, die exzellente mechanische Eigenschaften aufweisen.“. Die Zähne enthalten demnach ein eisenhaltiges Mineral namens Goethit. Im Labor hielt das Bio-Material dem Druck von mehr als einer Million Atmosphären stand. Möglich mache dies die spezielle organische Matrix, in die Nanokristalle eingebettet sind.

Diese habe erstaunliche Eigenschaften. „Generell haben große Strukturen mehr Fehler und brechen leichter als kleine Strukturen. Die Schneckenzähne brechen diese Regel, dass ihre Härte immer gleich bleibt, egal wie groß sie sind.“ Die Forscher wollen die Materialstruktur als Vorbild nutzen, um härtere und leichtere Materialien für die Formel 1, für Schiffsrümpfe oder Flugzeuge zu entwickeln.

Die Ergebnisse der Messungen haben die Forscher überrascht. „Bisher dachten wir, dass die Spinnenseide das stärkste biologische Material ist, aber jetzt haben wir entdeckt, dass die Zähne der Napfschnecken eine noch höhere potenzielle Kraft entfalten“, so Barber. „Sie sind das bisher stärkste bekannte biologische Material und das einzige, das mit den stärksten künstlich hergestellten Karbonfasern vergleichbar ist.“ Das Zahnmaterial widerstand Kräften von rund 120 Gigapascal, bevor es brach – das entspricht dem 1,2 Millionenfachen des atmosphärischen Drucks.

Napfschnecken leben im Meer und saugen sich auf Steinen fest. Sie sind wenige Zentimeter groß und ernähren sich von Algen. Ihre Zähne nutzt sie zu rein vegetarischen Zwecken: Sie nagt damit die feinen Algen von den Steinen ab.