Ratten verdanken ihre dauerhaft scharfen Nagezähne einem bestimmten Zahnaufbau. Der harte Zahnschmelz überzieht nur die Vorderseite der Zähne, während die Rückseite ausschließlich aus dem weichen Material des Zahninneren, dem Dentin, besteht. Beim Nagen wird das Dentin schneller abgetragen als der Zahnschmelz, daher bleibt die Vorder- länger erhalten als die Rückseite – und so bleiben die immer nachwachsenden Nagezähne der Ratte immer extrem. Dieses Konzept haben Marcus Rechberger und sein Team von UMSICHT als Vorlage für neue Messer genommen: "Unser Problem bestand eigentlich nur darin, wie man eine sehr dünne, sehr harte Schicht auf einen weichen zähen Körper bekommt, ohne dass die Schicht bei der ersten Beanspruchung komplett abplatzt." Diese Verbindung haben sich die Forscher bei der Ratte angeschaut.
Zusammen mit Zahnmedizinern der Universität Witten/Herdecke fanden die Fraunhofer Wissenschaftler die Lösung. Beim Rattenzahn sind Schmelz und Dentin buchstäblich miteinander verzahnt. Das Dentin hat an dieser Grenzschicht viele kleine napfartige Vertiefungen in die der noch weiche Zahnschmelz beim Wachsen eindringt. Später kristallisiert der Schmelz und es bildet sich eine extrem haltbare Verbindung. Marcus Rechberger und seinen Mitarbeitern konnten jetzt ein Messer nach dem Vorbild des Rattenzahns herstellen. "Der Körper besteht aus einem halb so harten Material mit einer gewissen Zähigkeit. Und durch die Abnutzung verschleisst das weiche Material schneller als die harte Beschichtung, so dass die als scharfe Kante an der Vorderseite zurück bleibt." Und das bleibt so, bis der Klingenkörper abgenutzt ist.
Der zähe und gleichzeitig harte Grundkörper besteht aus Wolframkarbid und Kobalt. Die Beschichtung darauf ist nur zwölf Mikrometer dünn und doppelt so hart wie der Grundkörper. Sie besteht aus einer Keramik, die die Forscher mit Nanopartikeln verstärkt haben. Die Messer werden in großen Schneidmühlen eingesetzt, in denen zum Beispiel Getränkeflaschen aus Plastik zerkleinert werden. Gerade dieses weiche Material scheint allerdings die Messer zu schädigen. Rechberger: "Wenn weiches Polyethylen in eine Schneidmühle gegeben wird, bei der die Messer gerade nachgeschliffen wurden, sind die nach wenigen Stunden stumpf." Die Mühlen müssen angehalten werden, damit die Messer ausgebaut und nachgeschärft werden können, außerdem steigt durch die stumpfen Messer der Energieverbrauch erheblich. Künftige Forschungsprojekte sollen das jetzt genauer erkunden.
[Quelle: Karsten Schäfer]
Zusammen mit Zahnmedizinern der Universität Witten/Herdecke fanden die Fraunhofer Wissenschaftler die Lösung. Beim Rattenzahn sind Schmelz und Dentin buchstäblich miteinander verzahnt. Das Dentin hat an dieser Grenzschicht viele kleine napfartige Vertiefungen in die der noch weiche Zahnschmelz beim Wachsen eindringt. Später kristallisiert der Schmelz und es bildet sich eine extrem haltbare Verbindung. Marcus Rechberger und seinen Mitarbeitern konnten jetzt ein Messer nach dem Vorbild des Rattenzahns herstellen. "Der Körper besteht aus einem halb so harten Material mit einer gewissen Zähigkeit. Und durch die Abnutzung verschleisst das weiche Material schneller als die harte Beschichtung, so dass die als scharfe Kante an der Vorderseite zurück bleibt." Und das bleibt so, bis der Klingenkörper abgenutzt ist.
Der zähe und gleichzeitig harte Grundkörper besteht aus Wolframkarbid und Kobalt. Die Beschichtung darauf ist nur zwölf Mikrometer dünn und doppelt so hart wie der Grundkörper. Sie besteht aus einer Keramik, die die Forscher mit Nanopartikeln verstärkt haben. Die Messer werden in großen Schneidmühlen eingesetzt, in denen zum Beispiel Getränkeflaschen aus Plastik zerkleinert werden. Gerade dieses weiche Material scheint allerdings die Messer zu schädigen. Rechberger: "Wenn weiches Polyethylen in eine Schneidmühle gegeben wird, bei der die Messer gerade nachgeschliffen wurden, sind die nach wenigen Stunden stumpf." Die Mühlen müssen angehalten werden, damit die Messer ausgebaut und nachgeschärft werden können, außerdem steigt durch die stumpfen Messer der Energieverbrauch erheblich. Künftige Forschungsprojekte sollen das jetzt genauer erkunden.
[Quelle: Karsten Schäfer]