Forschungsgruppe »Adaptive Fibrous Materials«

Worüber wird geforscht:
Die Wissenschaftler*innen der Gruppe erforschen Interaktionen zwischen faserigen biologischen Materialien und ihrer Umwelt. Pflanzen kommt in diesem Kontext eine besondere Bedeutung zu, denn sie haben eine naturgegebene Eigenschaft: sie sind ortsgebunden und entwicklen dadurch Anpassungs- und Optimierungsstrategien.

Abbau- und Umformprozessen, wie sie in der Tierwelt zu finden sind, fehlen bei Pflanzen, Anpassung geschieht durch Wachstum wobei ein beträchtlicher Teil der „neu gewachsenen“ Zellen bereits nach sehr kurzer Zeit abstirbt, um Funktionen wie Wassertransport oder mechanische Verstärkung im Pflanzenkörper zu übernehmen. Im Verlauf der Zeit können sich die Eigenschaften und Funktionen dieser toten Zellen ändern; sie sind aber immer mit Feuchtigkeit und Temperatur veränderlich. Diese Fähigkeit setzt eine intrinsische Aktivität des Materials voraus. Prominente Beispiele sind Quell- und Schwindbewegungen des Holzes und zahlreiche Öffnungs- oder Verbreitungsmechanismen von Samenstrukturen, die durch Umweltstimuli aktiv werden.
Die Forschungsarbeiten beschränken sich nicht nur auf Pflanzen, auch andere Fasermaterialien wie die ortsgebundenen Nester afrikanischer Seidenmotten werden in der Gruppe untersucht.

Ziel ist ein tiefergehendes Verständnis der Materialaktivität und die Analyse von Anpassungs- und Optimierungsstrategien. Es werden Eigenschaften in Abhängigkeit vom Entwicklungsstand (Wachstum) und den im Feld oder Labor herrschenden Umweltbedingungen untersucht. Dies liefert Informationen zu den Funktionen des Organismus und erlaubt erste Hinweise darauf, wie sich geänderte Umweltbedingungen auf eben diesen auswirken. Die Forschungsergebnisse stellen aber auch grundlegendes Wissen zur Nutzung und dem Einsatz biogener Materialien dar und extrahierte Konzepte dienen als Ideengeber für biomimetische Anwendungen.

Wer und welche Disziplinen stehen dahinter:
Das Team kombiniert materialwissenschaftliche Methoden auf unterschiedlichen Längenskalen und Designexperimente. Somit entstehen interdisziplinäre Kollaborationen mit Geisteswissenschaftlern, Architekten und Designern und ermöglichen eine umfassendere Betrachtung und Diskussion der Themenfelder.

Unter der Leitung von Michaela Eder gehören zur Gruppe:

Eine Übersicht der Publikationen aller Gruppenmitglieder finden Sie auf der Seite des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung.

Das sind Beispiele bisheriger Projekte und Aktivitäten:

• The »Bark Project« – Designexperimente und Grundlagenforschung zur Nutzung von Rinde, die häufig ein Abfallprodukt darstellt. Entwicklung von Paneele, Glasuren, Textilien. Charlett Wenig und Johanna Hehemeyer-Cürten haben mit diesem Projekt im August den 2. Platz beim Ideenwettbewerb der »Jungen Akademie« erhalten, mehr Informationen hier.
• Quell- und Schwindbewegungen sowie mechanische Eigenschaften in Abhängigkeit des Wassergehalts von Sekundärzellwänden (Holz)
• Öffnungsmechanismen von Banksia-Samenkapseln
• Materialcharakterisierung von afrikanischen Seidenmottenkokons
• Unterstützung bei der Materialcharakterisierung unterschiedlicher Cluster-Projekte (z. B. ESEM Quell- und Schwindexperimente an Biofilmen von Iva Rešetar und Bastian Beyer)
• Lehre an der weißensee kunsthochschule berlin in Zusammenarbeit mit MoA- und weissensee-Kolleg*innen: Sommersemester 2020 Scaling Nature 3, Wintersemester 2020/21 »Designing Matter«.
• Lehre an der HU Berlin, Biologie, Biophysik: Sommersemester 2020 »Nanostrukturelle und mikromechanische Charakterisierung biologischer Materialien«, Wintersemester 2020/21: »Biophysik im Überblick« (gemeinsam mit Kolleg*innen)
• Lehre an der Hochschule für Künste in Bremen