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Spinnenseide – die Elektrizität der Zukunft?

In naher Zukunft könnte die Welt der Elektronik durch die von Spinnen produzierte Seide revolutioniert werden. Wissenschaftler haben schon vor langer Zeit herausgefunden, wie widerstandsfähig, elastisch und leicht ein Spinnennetz ist. Diese Proteinfaser ist fünfmal widerstandsfähiger als Stahl, kann bis auf das Fünffache seiner ursprünglichen Größe ausgedehnt werden und ist so leicht, dass ein Netz, mit dem man die Welt umspannen könnte, nur 320 Gramm wiegen würde. Neue Studien haben gezeigt, dass Spinnennetze auch überraschende elektrische Merkmale aufweisen.

Ein elektrisch leitender Faden

Spinnennetze können dank winzig kleiner Tröpfchen Elektrizität leiten. Diese bestehen aus einem chemischen Cocktail und Wasser und lösen im Seidennetz elektrische Ladungen aus. Diese wiederum verursachen im Magnetfeld der Erde kleine Verwerfungen, allerdings nur in der Größenordnung von einigen Millimetern. Dank dieser unterschiedlich starken Ladungen zieht das Netz wie ein Magnet aufgeladene Partikel wie Pollen an, aber auch potenzielle Beutetierchen wie Bienen oder Fliegen. Diese Insekten reiben ihre Flügel aneinander, wenn sie fliegen wollen. Das erzeugt eine statische Aufladung, die es ihnen ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, bewirkt aber auch, dass die Seidenfäden der Spinnennetze reagieren.

Könnte man also Spinnennetze für miniaturisierte elektronische Anwendungen einsetzen, zum Beispiel in Implantaten oder Sensoren? Ja und nein. Ja, weil Spinnennetze widerstandsfähig, zu geringen Kosten verfügbar und biologisch abbaubar sind. Außerdem eignen sie sich für den Einsatz in der Medizin, denn sie lösen keine Abstoßung aus. Darüber hinaus können sie mit Wasser geschmeidiger gemacht und dank der Superkontraktion verlängert, verdünnt oder verkürzt werden. Nein, denn in natürlichem Zustand ist die von Spinnen produzierte Seide immer noch ein sehr schlechter elektrischer Leiter.

Mit Kohlenstoff gedopte Superspinnen

Um dieses Problem zu lösen, sind Forscher auf die Idee gekommen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die sehr gute elektrische Leiter sind, bei Zimmertemperatur auf feuchte Spinnenseide zu sprühen. Wenn das Seidenknäuel entwirrt wird, haften die Nanoröhrchen gleichmäßig an der Spinnenseide und produzieren – nach Trocknung und Kontraktion – schwarze Fäden mit besonders leistungsstarken mechanischen und elektrischen Eigenschaften. Sie sind dreimal solider als die ursprüngliche Spinnenseide. Die maßgeschneiderten schwarzen Fäden sind nicht nur widerstandsfähiger und flexibler, sie können auch als Feuchtigkeits- oder Drucksensoren, Elektroden zur Messung der Herzfrequenz, Antriebselemente oder einfach als elektrische Leitung dienen.

Italienische Forscher sind noch weiter gegangen und haben rund 15 Spinnen mit Wasser bespritzt, das Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Graphenflocken enthielt. Graphen besteht aus Kohlenstoffatomen, die wie Bienenwaben angeordnet sind und nur eine Atomlage bilden. Nach der Dusche nahmen die Spinnen das mit Kohlenstoff versetzte Wasser auf und produzierten einen extrem widerstandsfähigen und unglaublich elastischen Faden. Es heißt, dass diese veredelte Seide beispiellose Merkmale, auch im Vergleich mit den leistungsstärksten synthetischen Fasern wie Kevlar, aufweist, und robuster ist als der Zahn der Napfschnecke, der bisher als das widerstandsfähigste Material in der Tierwelt galt.

Läutet diese Entdeckung eine Revolution im Bereich der Biomaterialien ein? Werden wir eines Tages eine vollkommen ökologische Nanoelektronikindustrie erleben, deren wichtigste Produktionsfaktoren mutierten oder mit Kohlenstoff gedopte Spinnen sind? Das können wir heute noch nicht sagen. Sicher ist jedoch, dass Sie nach Lektüre dieses Artikels die kleinen achtbeinigen Gliederfüßer mit anderen Augen betrachten werden.

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