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pte20191206001 Forschung/Entwicklung, Produkte/Innovationen

Forscher bringen Kunststoff das Laufen bei

Verblüffendes Experiment an der finnischen Universität Tampere nach Pawlows Vorbild


Pawlowscher Hund aus Kunststoff (Foto: Jonne Renvall, Arri Priimägi, tuni.fi/en)
Pawlowscher Hund aus Kunststoff (Foto: Jonne Renvall, Arri Priimägi, tuni.fi/en)

Tampere/Helsinki (pte001/06.12.2019/06:00) - Materialwissenschaftler der finnischen Universität Tampere http://tuni.fi/en haben Kunststoffstücken das Laufen beigebracht. Es handelt sich dabei um ein flüssigkristallines Polymer, das, im Gegensatz zu normalem Kunststoff, eine gewisse innere Ordnung hat. Überzogen ist das Material mit einer Farbschicht. Technisch gesehen sind es Aktuatoren, die Energie in Bewegung verwandeln.

Licht als Antrieb

Ursprünglich reagierten die Aktuatoren der Wissenschaftler lediglich auf Wärmeenergie, die sie in Bewegung versetzte. Doch dann "lernte" der Kunststoff, dass Licht mit Wärme einhergeht. Das assoziierte der Kunststoff, worauf er sich bewegte, wenn er mit Licht beschienen wurde, die Wärme also ausblieb. Wenn er in einem gewissen Rhythmus beleuchtet wird, bewegt er sich vorwärts wie eine Raupe.

"Unsere Forschung sollte die Frage beantworten, ob ein lebloses Material, grob vereinfachend gesagt, etwas lernen kann", sagt Forschungsleiter Arri Priimägi. Mein Kollege Professor Olli Ikkala von der Aalto Universität in Helsinki stellte mir einmal die Frage, ob leblose Materialien lernen können und was das für ebendieses Material bedeutet", erinnert sich Priimägi.

Die Assoziation "Licht ist Wärme" erlaubt es der Farbe, in den Aktuator zu diffundieren und ihn blau einzufärben. Das erhöht den Einfang von Lichtteilchen, was wiederum die Temperatur des Kunststoffs ansteigen lässt. Er "lernt", sich bei Bestrahlung mit Licht zu verbiegen und sich wieder in die Ausgangslage zu begeben, wenn es dunkel wird.

Bessere Steuerung

"Wir orientierten uns an den Experimenten des russischen Verhaltensforschers Iwan Petrowitsch Pawlow", so Priimägi. Hunde produzieren Speichel, sobald sie Nahrung entdecken. Pawlow brachte ihnen bei, das Gleiche zu tun, wenn sie ein bestimmtes Signal hörten, einen Klingelton beispielsweise, wenn dieser regelmäßig vor der Fütterung ertönte.

"In unserem System entspricht Wärme dem Futter und Licht dem Klingelton", so der finnische Materialforscher. Die Wissenschaftler stellten in Anlehnung an Pawlows Experimente ein hundeähnliches Gebilde her, das sein Maul öffnet und schließt. Der nächste Schritt für sein Team, dem Hao Zeng und Hang Zhang von der Aalto Universität http://aalto.fi angehören, ist eine Erhöhung der Komplexität und eine Verbesserung der Steuerung.



(Ende)
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