Schnurrbarthaare, hausgemacht

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Ein amerikanisches Forscherduo hat künstliche Schnurrbarthaare entwickelt, die wie eine Kombination aus Ratten- und Seehundschnurrhaaren funktionieren: Sie können wie Rattenschnurrhaare die dreidimensionale Form von Objekten erfassen, aber auch wie die Seehundvariante Stärke und Richtung von Strömungen in Flüssigkeiten wahrnehmen. Nötig ist dazu lediglich, die Beugung am Ende der künstlichen Barthaare zu bestimmen, erklären die Forscher. Die mechanischen Schnurrhaare könnten in Zukunft Robotern sowohl beim Erkunden von unbekanntem Terrain als auch beim Navigieren unter Wasser helfen.

Wenn Katzen Oberflächen abtasten, drehen sie die einzelnen Schnurrhaare so lange, bis diese an ein Objekt stoßen. Seehunde dagegen halten ihre Sinneshaare eher still und warten, bis sie von einer Strömung bewegt werden. In beiden Fällen verändert sich bei Kontakt mit einer Oberfläche oder einer Strömung das so genannte Biegemoment, also die Summe aller von einer bestimmten Seite auftreffenden Kräfte, am Ende des Schnurrhaares. Die Größe dieser Veränderung hängt dabei direkt davon ab, wie weit der Gegenstand vom Haar-Ende entfernt ist, zeigten Joseph Solomon und Mitra Hartmann mithilfe einer Computersimulation.

Dieser Zusammenhang bildete auch die Basis des künstlichen Schnurrbarts: Die beiden Forscher platzierten vier unterschiedlich lange Drähte aus Federstahl nebeneinander, statteten die Enden mit Dehnungsmessern aus und strichen mit dieser Anordnung über eine kleine Skulptur, die einen Kopf darstellte. Als sie anschließend die Auslenkung der Messgeräte an verschiedenen Punkten analysierten und die Daten miteinander verbanden, erhielten sie eine sehr detailgetreue Abbildung des Kopfes.

Auch für die Strömungsmessung bewährte sich das Prinzip, zeigte ein anschließender Test. Dazu modifizierten die Forscher ihren mechanischen Schnurrbart so, dass jeweils vier einzelne Haare versetzt an zwei sich gegenüberliegenden Balken angebracht waren. Wurde anschließend Luft auf diese Anordnung geblasen, konnte aus den Daten der Dehnungsmesser die Strömungsgeschwindigkeit zuverlässig berechnet werden.

Die Wissenschaftler vermuten, dass die Veränderung des Biegemoments in der Natur das Vibrationssystem der Schnurrhaare ergänzt, mit dem Tiere die Beschaffenheit von Oberflächen wahrnehmen. Sie wollen ihre künstliche Variante nun weitere verfeinern, so dass etwa Strömungen auch dreidimensional abgebildet werden können. Dann könnte das System beispielsweise bei der Erkundung fremder Planeten oder auch bislang ungekannte Bereiche der Tiefsee eingesetzt werden.

Joseph Solomon und Mitra Hartmann (Northwestern University, Evanston): Nature, Bd. 443, S. 525 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel

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