Ein Mensch, ein Stock, eine Schnur und der Hunger auf Fisch – die Idee des Angelns ist denkbar simpel und seit der Steinzeit gleich geblieben. Umso erstaunlicher ist es da, dass ein Utensil, das jeder Angler kennt, die Grundlage für Roboter und Hightech-Materialien werden könnte. Angelschnüre sollen in Zukunft die Muskeln von Robotern ersetzen und den Stoff für moderne Kleidungsstoffe liefern. Diese Idee jedenfalls verfolgt eine Forschergruppe um Carter Haines von der University of Texas in Dallas.

Das 21-köpfige Team hat handelsübliche Nylonfasern, wie sie auch für Angelleinen genutzt werden, verdreht und daraus etwas geformt, das ähnliche Eigenschaften hat, wie Muskeln aus Fleisch und Blut. Je nachdem wie die Fasern dabei verdreht waren, zogen sich die Muskeln bei Hitze zusammen oder dehnten sich aus. Durch diese Längenveränderung können sie ein Gewicht heben, das in etwa dem 100-fachen dessen entspricht, was ein gleich großer Menschenmuskel schaffen kann, berichten die Forscher im Magazin Science.

Revolutionär ist jedoch weniger die Leistungsfähigkeit dieser Plastikmuskeln, sondern wie vielseitig einsetzbar sie sind. Bislang stecken in Robotern vor allem Elektromotoren. Aber die "sind klobig, schwer, und erlauben es nicht, den Bewegungsapparat eines Roboters menschenähnlich und elegant zu bauen", erklärt Haines.

Elektromotoren und Eleganz – das geht nicht zusammen

Daher wird seit längerem an alternativen Materialien getüftelt, möglichst formbar wie lebendes Muskelgewebe. Eine Möglichkeit sind Kunststoffe, die sich verformen, wenn an ihnen eine elektrische Spannung anliegt. Die andere sind Metalldrähte aus einer Nickel-Titan-Legierung (Nitinol), die sich unter Hitze rasch ausdehnen. Das Problem bei beiden Varianten: Sie sind teuer und nutzen sich rasch ab. Für Nitinoldrähte zahlt man im Handel rund 200 Euro pro Kilo. Die Kunststoffe sind Maßanfertigungen und entsprechend teurer. Die verdrehten Nylonfäden, die Haines und seine Kollegen nun entwickelt haben, kann sich dagegen jeder Hobbybastler leisten. "Wir haben die Fasern hier im Bastelladen um die Ecke gekauft", sagt Haines, für unter fünf Euro das Kilo.

Außerdem sind Angelschnüre vergesslich – und das ist in diesem Fall gut so. "Hysterese", nennen Materialforscher es, wenn ein Stoff sich "merkt", in welchem Zustand er mal war. Ein Metalldraht aus Nickel-Titan – ein typischer Hysterese-Kandidat – reagiert bei 50 Grad Celsius ganz unterschiedlich, je nachdem ob er auf diese Temperatur herunter gekühlt oder erhitzt wurde.

So ein Stress verschleißt natürlich. Mit der Zeit verlieren Stoffe dadurch an Elastizität. Dieses Problem haben die verdrehten Nylonfasern aber nicht. Martin Dauner, der am deutschen Institut für Textil- und Verfahrenstechnik zur Herstellung von Kunststofffasern forscht und nicht an der Studie beteiligt war, ist vom Ergebnis der Texaner beeindruckt: "Diese Nylonfasern sind ein echter Glücksfall, denn sie können sich Millionen Mal ausdehnen und zusammenziehen, ohne  ihre Eigenschaften groß zu verändern."

Auch für die Textilindustrie könnte das Material spannend sein, für Kleidung, die ihre Eigenschaften der Außen- und Körpertemperatur anpasst. So ließen sich Sommer-T-Shirts weben, deren Poren sich bei Hitze erweitern und mehr Luft durchlassen oder Feuerwehranzüge, deren Fasern bei Hitze dicht machen.

Für Shirts aus Angelschnur ist es zu früh

Dauner erstaunt vor allem, wie robust die Fasern auf einem breiten Temperatur-Spektrum bleiben. Trotzdem sieht er noch Verbesserungsbedarf. Um daraus Funktionskleidung herzustellen, reichten die Ergebnisse noch nicht. In Sportkleidung sollten sich Poren idealer Weise schlagartig und nicht langsam öffnen.

Diesen Schwachpunkt gibt Carter Haines offen zu. Gerade arbeitet sein Team daran, das Material so zu tunen, dass es schneller reagiert. Außerdem sind die Angelschnur-Muskeln zwar extrem stark, aber äußerst ineffizient. "Wir kriegen nur ein Prozent der Energie, die wir in den künstlichen Muskel hineinstecken auch als mechanische Energie heraus", sagt Haines: "Ein Menschenmuskel, der ein Gewicht anhebt, setzt 20 Prozent der eingesetzten Energie um." Wer elegante statt klobige Roboter will, muss eben Geduld mitbringen. Genauso wie ein Angler, der auf den nächsten großen Fang wartet.