Luftkammern und Naturkrause: Textilien für die kalte Jahreszeit imitieren das Fell des Eisbären

 Eisbären kommen mit ihrem High-Tech-Fell in der Kälte gut zurecht.
Eisbären kommen mit ihrem High-Tech-Fell in der Kälte gut zurecht.
Das Eisbärenfell ist mit mehreren Finessen für die eisige Kälte gerüstet. Die Haare sind nicht völlig glatt, sondern leicht kraus. Jedes einzelne Haar ist innen hohl und für Strahlung durchlässig, so dass die Wärme direkt auf die Haut des Bären geleitet wird. All diese Effekte versuchen Forscher heute zu nutzen, um intensiv wärmende Bekleidung herzustellen.
Wer ein echter Eisbär ist, der friert nicht. Bei frostigen minus 70 Grad Celsius würde zwar jedem Menschen der Atem in der Lunge schmerzen, doch der Polarbär ist bei klirrender Kälte erst so richtig in seinem Element. Ein Grund dafür ist sein Fell: Es ist mit so vielen High-Tech-Raffinessen ausgestattet, dass Frost an ihm abprallt.

Jedes Haar des Tieres ist nämlich innen hohl und mit einem Mikrometer feinen Luftkanal durchzogen. "Luft ist ein schlechter Wärmeleiter", erklärt Heinrich Planck, Direktor des Instituts für Textil- und Verfahrenstechnik in Denkendorf. "Das ist der gleiche Effekt wie bei der Thermoskanne, die in der Außenwand ebenfalls eine Luftkammer hat." Jedes der luftgefüllten Haare isoliert den Körper des Bären. Hinzu kommt, dass sein Fell im Vergleich zu dem anderer Arten besonders dicht ist. Müsste er auf diesen Isoliereffekt verzichten, bräuchte er eine erheblich dickere Speckschicht. Er würde damit als klobiger, unförmiger Vierbeiner durchs Packeis trotten.

"Heute gibt es verschiedene Hohlfasern, die das Eisbärenhaar imitieren", sagt Planck. Synthetische Fasern wie Polyamid oder Polyester können beim Spinnen problemlos mit einer Pore versehen werden: Der heiße Kunststoff wird beim Spinnen einfach durch eine spezielle Form gedrückt, ehe er zur Faser erstarrt.

Je mehr Luft eingeschlossen ist, desto wärmespendender ist die Kleidung. "Eine Faser ist in der Regel zwischen 15 und 20 Mikrometer dick. Die Wände können aber nicht beliebig dünn werden, sonst knickt die Faser womöglich, weil die Stabilität verloren geht", erklärt Planck gegenüber ddp. "Mikrofasern können gar nicht mit Luftkammer hergestellt werden, da sie zu fein sind", ergänzt Renate Lützkendorf vom Thüringischen Institut für Textil- und Kunststoffforschung in Rudolstadt. Die Außenhaut würde beim Herstellen zusammenkleben oder spröde werden.

Um das Knicken zu vermeiden und trotzdem möglichst viel Luft im Garn zu halten, verwenden die Textilhersteller einen Trick: "Der Hohlanteil kann erhöht werden, indem mehrere Luftkanäle in die Fasern eingebracht werden. Wir haben beispielweise 4-Lochfasern und 7-Lochfasern im Sortiment", führt Sabine Timmel aus. Timmel ist zuständig für Produktentwicklung bei der Firma DupontSabanci in Hamm-Uentrop. Den größten Hohlanteil von 30 Prozent erreiche allerdings eine Riesen-Loch-Hohlfaser mit nur einem einzigen Luftkanal, ergänzt sie.

Die "Eisbärenimitate" werden zu Vliesen verarbeitet, die in Bettdecken, Anoraks, Skianzügen und Schlafsäcken eingenäht werden. Sie können aber auch zu Garn versponnen werden. Daraus wird dann Kleidung hergestellt, die sich dünn anfühlt, aber mollig warm gibt.

"Eine neue Entwicklung ist, dass wir versuchen, die Hohlfasern verdrillt herzustellen. Vliese mit spiralförmigen statt Zick-Zack-förmigen Fäden sind noch luftiger, da sich auch zwischen den Fasern Luft einschließen lässt, die zusätzlich isoliert", erläutert Timmel. Auch das hat der Eisbär bereits vorgemacht. Beim genauen Hinsehen erkennt man: Sein Haar ist ebenfalls nicht völlig glatt, sondern leicht kraus.

Damit ist die Natur mit ihren Kniffen aber noch nicht am Ende: Obwohl das Eisbärenfell weiß erscheint, ist es im Grunde farblos. Die scheinbare Farbe entsteht dadurch, dass das Licht an den Haaren reflektiert wird – ähnlich wie bei Schnee. In Wahrheit sind die Eisbärenhaare jedoch durchsichtig und lassen Licht- und auch Wärmestrahlen in ihr Inneres dringen. "Die Strahlen werden im Hohlkanal gleichsam wie in einem Lichtleiter auf die Haut gelenkt. Die Haut ist beim Bären schwarz und erwärmt sich daher besonders gut", berichtet Planck. Das weiße Kleid des Tieres ist also in Wahrheit ein transparenter Mantel auf schwarzem Grund.

Die Wärmeleitung à la Eisbär versuchen Wissenschaftler am Institut für Textilchemie und Chemiefasern, ebenfalls in Denkendorf, nachzuahmen. So sollen Webpelze geschaffen werden, bei denen die Wärmestrahlen quasi auf der Haut kitzeln. Noch steht die Entwicklung allerdings am Anfang. "Die Strahlen müssen in den Fasern transportiert werden, das stellt nicht ganz leichte Anforderungen an die Qualität", weiß Planck.

Wenngleich die Textilforscher sich redlich bemühen, das Fell des Eisbären nachzubilden und die Imitate in die Kleidergeschäfte zu bringen, wird uns nie so warm werden wie dem Vierbeiner. Er trägt schließlich auch eine zehn Zentimeter dicke Fettschicht mit sich herum, die zusätzlich Kälte abhält. Diese Idee von Mutter Natur wird wohl kein Forscher so schnell auf den Menschen übertragen wollen.
ddp/bdw – Susanne Donner


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