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Veröffentlicht von:Aglaja Dubel Geändert vor über 10 Jahren
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PowerPoint-Folien zur 9. Vorlesung „Bionik I“
Ingo Rechenberg PowerPoint-Folien zur 9. Vorlesung „Bionik I“ Nanobionik: Vorbild Natur im Nanobereich Lotus-, Sandfisch- und Mottenaugen-Effekt Weiterverwendung nur unter Angabe der Quelle gestattet
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Mikro- & Nano-Strukturen
Kongo-Rosenkäfer (Pachnoda marginata) Painted Lady (Vanessa kershawi) Sandskink der Sahara (Scincus scincus) ? Amurnatter (Elaphe schrencki schrencki) Wasserbrotwurzel (Colocasia esculenta) Weißhai (Carcharhinus) Dunkelkäfer der Namib (Stenocara sp.) Gletscherfloh (Isotoma saltans) Biologische ? Mikro- & Nano-Strukturen
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Der Lotus-Effekt In Asien gilt die Lotus-Pflanze als
religiöses Symbol der Reinheit. Der Lotus-Effekt
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Foto: A. Regabi El Khyari
Lotus-Effekt an einem Kohlblatt
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Entwicklung der Lotus-Farbe
REM Selbstreinigung Bionik-Produkt Entwicklung der Lotus-Farbe
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Testflächen an meiner Hauswand nach 3 ½ Jahren
Lotusan Fassadenfarbe normale Fassadenfarbe Testflächen an meiner Hauswand nach 3 ½ Jahren
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Glatte wasseranziehende Oberfläche: Rauhe wasserabstoßende Oberfläche:
Der Wassertropfen fließt über die anhaftenden Schmutzpartikel hinweg Rauhe wasserabstoßende Oberfläche: Der Wassertropfen wäscht rollend die wenig haftenden Schmutzpartikel weg Mechanismus des Lotus-Effekts
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Der Lotus-Effekt in Aktion
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Oberflächenspannung und Benetzungswinkel
Young-Formel: Adhäsion > Kohäsion Adhäsion < Kohäsion Adhäsion << Kohäsion Oberflächenspannung und Benetzungswinkel
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Lotuseffekt-Dachziegel
mit Photokatalyse-Effekt Prof. Wilhelm Barthlott
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Der Mottenaugen-Effekt
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Mikro-Optik des Mottenauges
130 fach 420 fach 1650 fach Mikro-Optik des Mottenauges 4120 fach Mikro-Noppen
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Reflexion von Licht wird durch eine allmähliche Zunahme der optischen Dichte des Glases vermieden.
Mikro-Noppen auf der Glas-oberfläche lassen scheinbar die optische Dichte des Gla-ses langsam anwachsen. Licht l <
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Hummelschwärmer (Hemaris fuciformis) Der Hummelschwärmer imitiert mit seinen optisch verkleinerten Flügeln eine Hummel (Mimikry)
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Unsichtbare Qualle
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Geprägte Nanostruktur mit 200 nm Noppenabstand
Eine Mottenaugen-Glasscheibe
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Der Mottenaugeneffekt
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Wunder Gecko-Fuß
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Geckos haften über atomare Kräfte (Van-der-Waals-Kräfte) an der Wand
2 kg (theoretisch) Mikrohaare Photo: M. Moffet Geckos haften über atomare Kräfte (Van-der-Waals-Kräfte) an der Wand Der Gecko an der Wand
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Nanostruktur des Gecko-Fußes
Ein Borstenhaar besitzt Nanohaare Eine Gecko-Zehe besitzt Borstenhaare Nanostruktur des Gecko-Fußes
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Van-der-Waals-Kräfte
Adhäsion durch Van-der-Waals-Kräfte Oberfläche 1 Der Gecko-Effect Kontaktstellen Technische Oberfläche Oberfläche 2 Nanohaare ! Kleine Kontaktfläche Kleine Adhäsionskraft Große Kontaktfläche Große Anhäsionskraft Mikrohaar
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Synthetische Geckohaare für Spiderman (New Scientist )
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Nebelfänger in der Wüste
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Nebel-Ernten in der Namib-Wüste
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Dunkelkäfer der Namib-Wüste (Onymacris unguicularis)
Hydrophile Kuppen Hydrophobe Täler 10 mm Andrew R. Parker and Chris R. Lawrence
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Foto: A. Regabi El Khyari
Der Sandfisch-Effekt
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Der Sandfisch der Sahara
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GPS: Mein Sahara Labor Feld- arbeit in der Sahara N 31° - 15‘ – 02“
Erg Chebbi
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Einfaches Granulat-Reibmessgerät für Feldversuche
Granulatkanüle Reibwinkelskala Objektplattform Handstellhebel
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Zur Messung des dynamischen Reibungskoeffizienten
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20° Sandskink Messung des Sand-Gleitwinkels Sand fließt 18°
Sand stoppt Sandskink Messung des Sand-Gleitwinkels
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Gleitreibung: Sandfisch versus technische Materialien
Teflon Nylon Glas Stahl Skink 2002 Gleitreibung: Sandfisch versus technische Materialien
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Reibungsmessung mit einem sandgefüllten Zylinder
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Sand-Zylinder- Messungen
Stahl = 19° Reibungs-gleitwinkel: Sandskink = 12° Caudal Sandskink = 18° Cranial
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Zur Abrasionsfestigkeit
Die Sandfischhaut glänzt immer während technische Oberflächen im Sandwind schnell matt werden ! Zur Abrasionsfestigkeit
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Einfache Vorrichtung für die Abriebversuche
Sandtrichter Sandstrahl Objektplattform
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Stahl Abriebfleck: Glas Auftreffpunkt des Sandstrahls
Sandstrahlzeit: 10 Stunden ! Stahl Abriebfleck: Glas
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Sandfisch Schuppen Rasterelektronenmikroskop – Vergrößerung: 50
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Rasterelektronenmikroskop – Vergrößerung: 500
Sandströmung Rasterelektronenmikroskop – Vergrößerung: 500
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Rasterelektronenmikrokop – Vergrößerung: 5 000
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Rasterelektronenmikroskop – Vergrößerung: 25 000
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Rasterelektronenmikroskop – Vergrößerung: 50 000
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Gratstrukturen in Schrägansicht
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Rücken Bauch
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Größenrelation Sandkorn auf Rippelhaut
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Abrieb unter dem Mikroskop
Sandtrichter Sandstrahl Test Oberfläche
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Mit Tesafilm abgedeckt
3 h im Sandstrahl Abriebversuch Glas
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Abriebfleck auf dem Glas
2 Stunden Sandstrahl
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? Nano-Komposite Optimale Struktur eines zugbelasteten Nano-Komposits
Struktur eines Nano-Komposits maximaler Oberflächenhärte Nano-Komposite
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Modellvorstellung zum Sandfischeffekt
Gleiten auf eingebetteten Kugeln Gleiten auf eingebetteten Zylindern Theorie auf Grundlage der HERTZschen Pressungsformeln Modellvorstellung zum Sandfischeffekt
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Das Problem der Ladungs-Fortleitung
Spitzen ?
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Elektrische Entladung an einem Sandfischrücken
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(Elaphe schrencki schrencki)
Amurnatter (Elaphe schrencki schrencki) Schlangenrücken Schlangenbauch
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Ende
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