Bionik - aus Natur wird Technik: Schmetterlingsflügel dienen als Vorbild für die Handy-Entwicklung.

Schmetterlingsflügel liefern Ideen zum Entspiegeln von Handydisplays, Laptopbildschirmen und Brillengläsern: Wissenschaftler des Karlsruher Instituts für Technologie haben entdeckt, dass die Flügel des Glasflügel-Schmetterlings (auch: "Waldgeist", lat. Greta oto) kaum Licht reflektieren und dadurch größtenteils durchsichtig sind. Verantwortlich dafür sind unregelmäßige Nanostrukturen auf den Flügeln. Je nach Blickwinkel werden vom Schmetterlingsflügel zwei bis fünf Prozent des Lichts reflektiert. Bei einer Glasscheibe sind es acht bis hundert Prozent. Das Institut will erste Anwendungen nach dem tierischen Vorbild entwickeln.

Bionik - der Natur abgeschaut: Die Schwimmbewegungen einer Qualle sind für Wissenschaftler Vorbild für ein Fluggerät.

Ein Fluggerät, das die Schwimmbewegungen einer Qualle nachahmt, haben Wissenschaftler der Universität New York entwickelt. Es hat vier kreisförmig angeordnete Schwingen, die sich öffnen und schließen. Dadurch steigt die nur 2,1 Gramm leichte Konstruktion auf und schwebt durch die Luft. Der Ornithopter - ein Fluggerät, das durch Bewegung der Tragflächen Vortrieb erzeugt - kommt ohne Regelungstechnik und Stabilisierung durch Segelflächen aus. Das neue Gerät besteht aus drei Ringen aus Carbonfasern, einem kleinen Motor und acht Zentimeter langen Flügeln, die mit einer transparenten Polyesterfolie bespannt sind.

Vorbild für Flugzeuge und so Teil der Bionik: die Flugbewegungen von Greifvögeln, wie hier des Bussards.

Bioniker fanden durch Beobachtung von Greifvögeln eine Energiesparmethode für Flugzeuge. Bussard und Geier spreizen im Flug an ihren Flügelenden einige Federn ab. Dies verhindert, dass bremsende Luftwirbel entstehen, und hilft dabei, dass die Vögel ohne großen Energieaufwand durch die Luft gleiten. Mit nach oben gebogenen Tragflächenenden, sogenannten Winglets, lässt sich dieses Prinzip auf Flugzeuge übertragen und hilft Treibstoff einzusparen.

Lianen: Ihren Mechanismus der Selbstheilung wollen Bionik-Wissenschaftler für Baumaterialien nutzen.

Mit Schaumstoff bauen hat einen Vorteil: Die Konstruktionen sind extrem leicht. Allerdings auch extrem verletzlich. Darum suchen Wissenschaftler in der Natur nach selbst heilenden Werkstoffen - und sind in der Pflanzenwelt fündig geworden. Lianen wachsen sehr schnell. Entstehen Risse in den Stängeln, verheilen diese innerhalb weniger Tage. Zellen aus dem Grundgewebe quellen in den Riss und verschließen die Wunde. Bald sollen sich Werkstoffe wie mit Schaumstoff beschichtete Membranen auch so reparieren können und dann als Baumaterial eingesetzt werden.

Vorbild für Bioniker: der stromlinienförmige Esels-Pinguin.

Forscher versuchen die perfekte Stromlinienform zu konstruieren. Ergebnis: Der Prototyp eines futuristischen U-Bootes, das zu Forschungszwecken in großen Tiefen eingesetzt werden soll. Dafür stand der Pinguin Pate. Er bewegt sich schnell und elegant durchs Wasser - ein wahrer Meisterschwimmer mit perfekter Stromlinienform. Von einem so geringen Strömungswiderstand können Fahrzeugbauer über und unter Wasser nur träumen.

Inspiriert Bioniker zu immer neuen Forschungen: Netz einer Wespenspinne.

Das Zeltdach des Olympiastadions in München: ein architektonisches Glanzstück und eine technische Meisterleistung. Das 74.800 qm große Dach wird von in sich vernetzten Stahlseilen gebildet. Ein Vergleich mit einem ganz ähnlichen Konstrukt in der Natur liegt nahe: dem Spinnennetz. Hauchdünne Quer- und Längsfäden spannen ein Netz auf, das enorme Druck- und Zugkräfte aushält. Die Spinnenseide ist sehr leicht und dabei gleichzeitig extrem stabil und dehnbar. Eigenschaften, die Bioniker zu immer neuen Forschungen inspirieren.

Für Bioniker nachahmenswert: die Tarnung eines Leoparden, hier gut versteckt in einem Baum.

Ein probates Mittel zur Tarnung, das überall auf der Welt beim Militär eingesetzt wird: Kleinteilige Farbflecke bewirken, dass die Körperkonturen aufgelöst werden. So ist man schwer vor ähnlichfarbigem Hintergrund zu erkennen. Die Natur macht den Trick vor. Im Tierreich weit verbreitet ist die Kunst, sich unsichtbar zu machen. Der Trick dabei: Kleinflächige Musterung löst die Körperumrisse optisch auf. Beispielsweise tarnt sich der Leopard mit einem gefleckten Fell, das ihn mit dem Hintergrund verschmelzen lässt.

Kleinstes Chamäleon der Welt aus Madagaskar: Bioniker kopieren seine Kletterkunst für Tunnel-Roboter.

Wissenschaftler der Universität Jena entwickeln einen künstlichen Kletterer, einen Roboter für Tunnel, Schächte und Röhren, der nach den Prinzipien seiner tierischen Vorbilder Chamäleon und Ratte funktioniert. Darum analysierten und filmten sie die Bewegungen der beiden Tiere mit einer weltweit einzigartigen Röntgenvideoanlage, deren Kameras bis zu 1.000 Bilder pro Sekunde liefern. Wobei das Reptil einem anderen Kletterprinzip folgt als die Ratten, die mit Krallen klettern. Der Roboter soll die unterschiedliche Biologie des Kletterns kopieren, um in Zukunft sicher wie ein Chamäleon und schnell wie eine Ratte in engen Versorgungstunneln oder Kabelschächten voranzukommen.

Auch Teil der Bionik und Vorbild für moderne Zahntechnik: Perlmutt aus Muscheln und Schnecken.

Muscheln schützen sich mit einer Perlmuttschale, die so stabil ist, dass Bioniker alles daran setzen, sie nachzubauen. Das Geheimnis liegt in der Mikrostruktur des Perlmutts: Kalkstrukturen sorgen dafür, dass die Schale nicht nachgibt. Dazwischen gelagert ist ein System von "Stoßdämpfern" aus Chitin und Eiweiß, das dafür sorgt, dass die Schale nicht bricht. Das Rasterkraftmikroskop enthüllt, dass Perlmutt in sehr geordneten Schichten aufgebaut ist, die für zusätzliche Stabilität sorgen. Möglicherweise revolutioniert perlmuttähnliches Material in bruchfesten Implantaten in einigen Jahren die Zahntechnik.