Die heutigen Materialien haben Eigenschaften, die ihnen bei ihrer Herstellung mitgegeben wurden: Zum Beispiel verfügen sie über eine bestimmte Festigkeit, Härte, Transparenz oder Leitfähigkeit, die sich, bis auf unvermeidliches Altern, während der Lebensdauer des Materials kaum ändert. Im Gegensatz dazu ist die belebte Natur von ständigen Veränderungen geprägt. Der Schlüssel zum Überleben aller Lebewesen liegt in der größtmöglichen Anpassungsfähigkeit an ihre jeweilige Umgebung. Diese Anpassungsfähigkeit kostet jedoch Energie, die durch Nahrung oder Sonnenlicht bereitgestellt werden muss.

Der dämpfende Schaum in dem Schutzhelm nutzt die strukturellen Prinzipien der leichten, stark dämpfenden Schale der Pomelo-Frucht. © PBG Universität Freiburg R. Soc. Open Sci. 2, 140322 [2015]; UVEX

"Die Vision unseres Exzellenzclusters Living, Adaptive and Energyautonomous Materials Systems (livMatS) ist, das Beste aus beiden Welten – der Natur und der Technik – zu verbinden", sagt Prof. Dr. Jürgen Rühe, Sprecher des Clusters. "livMatS entwickelt völlig neuartige, bioinspirierte Materialsysteme, die sich autonom an ihre Umgebung anpassen und saubere Energie aus ihrer Umgebung ernten. Natürlich können solche lebensähnlichen Eigenschaften nicht durch ein einziges Wundermaterial erzeugt werden. Sie lassen sich nur als komplexe Materialsysteme realisieren."

Die rein technischen, jedoch vom Verhalten her quasi-lebendigen Materialsysteme erfüllen die Ansprüche von Menschen an zukunftsweisende Umwelt- und Energietechnologien. Forschung zu Akzeptanz und gesellschaftlicher Relevanz autonomer Systeme und zu ihrer Nachhaltigkeit sind somit wichtige Bestandteile der Systementwicklung.

Saubere Energie liefern zum Beispiel organische Solarzellen, die auf flexible Oberflächen aufgedruckt werden können. © Fraunhofer ISE

Auch wenn livMatS weitgehend auf Grundlagenforschung ausgerichtet ist, gibt es für die entwickelten Materialsysteme zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Beispiele hierfür sind Prothesen, die sich automatisch und batterielos – etwa durch Ausnutzung von Körperwärme – an die Trägerin oder den Träger anpassen können, Protektoren wie zum Beispiel Helme, die sich Dämpfungsmechanismen aus der Natur zum Vorbild nehmen, oder sogenannte Soft Machines, die Objekte durch Ertasten und ohne Computermithilfe erkennen und greifen können.

Um diese Vision in die Tat umzusetzen, bringt livMatS Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Energieforschung, Polymerwissenschaft, Biomimetik und Mikrosystemtechnik zusammen und kombiniert diese mit Nachhaltigkeitsforschung, Verhaltensforschung und Philosophie.


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