Bionik
Bionics
Von der Natur können wir lernen, wie wir Energie und Ressourcen sparen und wiedergewinnen können. Als Vorbilder dienen Tiere und Pflanzen, denen es gelungen ist, unter extremen Umweltbedingungen zu überleben, indem sie bestimmte Merkmale entwickelt haben.
Abstandsgewirke zur Energiegewinnung
Vorbild für die Absorption und die Wärmedämmung ist der Eisbär mit seinem weißen Fell, dessen Eigenschaften eine hervorragende Wärmedämmung ermöglichen und die Wärmeabstrahlung verringern. Seine schwarze Haut absorbiert einen Großteil des einfallenden Sonnenlichtes. Im Rahmen des Forschungsvorhabens "Energieeffizientes Textiles Bauen mit transparenter Wärmedämmung für die solarthermische Energiegewinnung nach dem Vorbild des Eisbärfells" (Förderprogramm EFRE) wurde ein Textil (Abstandsgewirke) entwickelt, das gezielt als durchströmbares Dach für ein Tragwerkgebäude zur Energiegewinnung eingesetzt wird und hinsichtlich der solarthermischen Funktion dem Eisbärfell nachempfunden ist.
Das Eisbärpavillon am ITV in Stuttgart-Denkendorf
Weitere Informationen zum eingesetzten Textil und zum Eisbärpavillon finden Sie unter:
Abstandsgewirke als Wasserfänger
Ein weiteres Vorbild für die Trinkwassergewinnung liefert uns die Natur: Der Nebeltrinkerkäfer, der nur in der Namib-Wüste lebt, gewinnt sein Trinkwasser mittels einer speziellen Struktur seines Rückenpanzers aus der Luft. Zieht vom Atlantik her Nebel auf, streckt der Nebeltrinkerkäfer diesem sein Hinterteil entgegen. Die im Nebel enthaltenen winzigen Wassertröpfchen bleiben in der Struktur seines Rückenpanzers haften. Ein neuartiges Textil als Abstandsgewirke mit einer optimierten Anzahl und Form von Abstandsfilamenten zeigt selbst in sehr trockenen Gebieten (z.B. Namibia) über Nacht ein sehr gutes Kondensationsverhalten von Wasser aus der Luft. Durch eine entsprechende Abstrahlung an den Nachthimmel kann sogar die Oberflächentemperatur des Textils unter den Taupunkt gesenkt werden. TinniT setzt zur Optimierung des "Wasserfängers" gezielt numerische Methoden ein, um eine optimierte Verweilzeit der Luft mit Phasenwechsel bei der Durchströmung des Textils zu erreichen.
Textiler Wasserfänger der Fa. Essedea
Zellulare Materialien für den Wärme- und Stofftransport
Zellulare Materialien weisen eine poröse Struktur auf, die je nach Material offenporig oder geschlossenporig sein kann. TinniT beschäftigt sich schwerpunktmäßig mit offenporigen bzw. teilweise offenporigen Materialien wie z.B. Metallschäume, Kunststoffschäume, Membranen aus der Biotechnologie oder auch keramische Schäume, die insbesondere durch Mikrokanäle ausgezeichnet sind. Durch die Durchströmbarkeit können diese porösen Materialien für unterschiedlichste Applikationen eingesetzt werden, um den Wärmeübergang oder den Stoffaustausch zu forcieren. In Kooperation mit dem Schaumhersteller Fa. celltec aus Dresden hat TinniT u.a. einen Metallschaum-basierten Latentwärmespeicher konzipiert. Dieser nutzt die offenen Poren, um Phasenwechselmaterialien in das Material zu integrieren und somit zum Einen durch die metallische Struktur die effektive Wärmeleitfähigkeit zu erhöhen und zum Anderen durch das Phasenwechselmaterial die Energiedichte zur Speicherung von Wärme zu erhöhen. Metallschäume z.B. weisen ein geringes spezifisches Gewicht auf und können auch in Kombination mit anderen Materialien als Leichtbauträger dienen. Ein Vorbild aus der Natur hierfür ist z.B. der Knochen, dessen Porenstruktur die notwendige Steifigkeit bei geringem Gewicht schafft. Eine andere Anwendung sind Kühlsysteme, bei denen gezielt offenporige Materialien zur Erhöhung des Wärmeübergangs eingesetzt werden können. Im Zusammenhang mit dem kapillaren Flüssigkeitstransport sind u.a. Membranen aus der Medizindiagnostik zu nennen.
Metallschaum der Fa. celltec, Dresden
