Ser til dyreverda for å lage supermateriale

Norske forskarar hentar inspirasjon frå dyreverda for å designe sjølvreinsande og vassavstøytande overflater.

Spretthale og nanohud, montasje

Dette mønsteret i huda til insektet spretthale ønsker forskarar å kopiere for å lage superavstøytande overflater.

Foto: Håkon Gundersen, NTNU/ U. Burkhardt, Wikimedia Commons

Tenk deg eit supermateriale som gjer at vindauga aldri blir skitne, som hindrar at intallasjonar til havs blir isa ned, eller at båtskrog ikkje kan gro igjen av algar.

Vassdropar på lotusblad

Naturen har funne opp sjølvreinsande overflater mange gongar. Superavstøytande overflater er blant anna kjent hos lotusblomsten.

Foto: Colourbox

Professor Christian Thaulow og hans kollegaer ved Institutt for produktutvikling og materialer ved NTNU arbeider no med å lage eit slikt supermateriale etter mønster frå huda til små jordlevande leddyr kalla spretthale.

Regelmessig mønster

Spretthalane lever bokstaveleg talt over alt, og nokre stader kan ein finne så mykje som 400 000 spretthalar per kvadratmeter jordoverflate. Spretthalar har tilpassa seg svært ulike miljø, frå høgfjellet til eit liv på vassoverflata av små dammar.

Ei forklaring på det vesle dyrets suksess, finn vi dersom vi granskar huda under elektronmikroskop:

Mens spretthalehuda ved første augekast ser ruglete og ujamn ut, openbarer det seg eit svært regelmessig mønster under elektronmikroskop. Dette mønsteret ønsker nanomaterialteknologane å kopiere.

Mønsteret er på eit storleiksnivå som er svært langt unna det vi kan sjå. Dersom ein tenker seg at ein deler eit sigarettpapir 1000 gongar, kjem ein ned på storleiken der forskarane arbeider.

Har undersøkt 12 artar

At materialteknologane i det heile tatt kom på å sjå på spretthalen, skuldast at Thaulow er ven med professor Hans Petter Leinaas ved Universitetet i Oslo, som har studert korleis spretthalar tilpassar seg ulike miljø.

–Nanoteknologi er svært tverrfagleg og det er svært verdifullt å ha med forskarar frå fleire fagområde som biologi, fysikk, kjemi, materialar og konstruksjon, fortel Thaulow til NRK.no.

Av tusentals artar av spretthalar i verda, har Thaulow og hans kollegaer undersøkt nanostrukturar i huda til 12 spretthaleartar. Desse tolv er vald ut frå korleis utforminga av huda hos ulike arter reflekterer det miljø de er tilpassa.

Sjå spretthalens mønster under elektronmikroskopet på NTNU NanoLab:

Reportasje i Schrödingers katt om at huda til insektet spretthale kan bli mønster for vassavstøytande og sjølvreinsande materiale.

Spretthale inspirerer nano-forskarar

–Miljøvenleg tankegang

–Den store vansken er å lage ei slik overflate som toler belasting. Mens mønsteret blir fornya i naturen heile tida, blir det fort øydelagt ved belasting i eit kunstig materiale, fortel Thaulow.

Nanomaterialforskarane meiner likevel dei skal få det til, og at dei kan klare det innan to år.

–Vi ser no på i kva grad vi kan kopiere dette på ein effektiv og billig måte, seier Thaulow.

Materialforskarane lar seg også inspirere av naturen når det gjeld produksjonen av materialet.

–Det er ein heilt annan tankegang enn vanleg, seier Thaulow.

–Dei fleste naturlege system brukar enkle løysingar med et mykt og et hard materiale, til dømes protein og sand, som ligg lagvis og dannar ein kompositt. Naturen bruker ikkje sofistikerte materialer som krever høgt trykk og temperatur og forårsaker ingen forureinsing. Det er ein svært miljøvenleg tankegang.

  • Les meir om kva lærdommar teknologar kan trekke frå naturen på Thaulows heimeside.

Sjå heile innslaget i Schrödingers katt torsdag 19. september kl. 19.45 på NRK1.