Acatech-Diskussionspapier

Potenzial der Biologisierung in der Materialforschung nicht ausgeschöpft

Bioinspirierte Material- und Werkstoffe haben das Potenzial den deutschen Forschungs- und Technologiestandort in den nächsten Jahren maßgeblich zu prägen. Deutlich wird dies in einem Diskussionspapier, das im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts InnoBioMat jetzt veröffentlicht wurde.

Titelseite des Positionspapiers "Materialforschung: Impulsgeber Natur" © Acatech

Die Natur ist Impulsgeber und Inspirationsquelle für die Herstellung neuer Materialien. Ein Projekt des Beratungsunternehmens Acatech, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert wurde, beleuchtet das Innovationspotenzial biologisch inspirierter Materialien – von Chemie und Energie über Medizin und Robotik bis hin zu Kunst und Design. In einem jetzt veröffentlichten Diskussionspapier wird deutlich: Bioinspirierte Material- und Werkstoffe haben das Potenzial, den deutschen Forschungs- und Technologiestandort in den nächsten Jahren maßgeblich zu prägen. Es gilt die international sehr gute Position Deutschlands auf diesem Gebiet in industrielle Wertschöpfung umzusetzen.

Natürliche Mechanismen besser verstehen

Von Materialien, die sich perfekt an ihre Umgebung anpassen, über innovatives Design mit Faserstrukturen bis hin zu natürlichen Farbstoffen aus Zellulose: Wenn biologische Materialien, Syntheseprozesse und Systeme verstanden, modifiziert und technisch weiterentwickelt werden, eröffnen sie Raum für Innovationen und können zur Ressourcenschonung beitragen. Effizientere Materialsynthese und materialsparende Werkstoffproduktion, recycelbare oder biologisch abbaubare Produkte, intelligente, das heißt selbstreparierende und sich adaptierende Materialien, zum Beispiel für den medizinischen Bereich, verdeutlichen die breite Palette an Anwendungsmöglichkeiten.

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Acatech-Mitglied und Projektleiter Peter Fratzl, Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) erläutert: „Dass die Natur als Impulsgeber für technische Entwicklungen in Erscheinung tritt, ist nicht neu. Das Potenzial ist aber bei weitem nicht ausgeschöpft. In der Natur werden komplexe Strukturen auf effiziente Weise mit wenigen Bausteinen produziert, die über unterschiedliche Funktionen und Adaptionseigenschaften verfügen. Wenn wir diese natürlichen Mechanismen immer besser verstehen und technisch weiterentwickeln, können zum Beispiel Materialien entstehen, die bereits von Beginn an Informationen über die spätere Nutzung enthalten – wie zum Beispiel selbstheilender Beton.“

Gute Ausgangsposition der Grundlagenforschung nutzen

In der Acatech-Diskussion identifiziert das Projektteam um Peter Fratzl sechs mögliche Forschungsfelder, die es im Hinblick auf einen erfolgreichen Technologietransfer zu vertiefen lohnt – zum Beispiel „Neuartige aktive Eigenschaften von Materialien“ und „Materialien als Informationsspeicher“.

Mit einer gerade im akademischen Bereich exzellent aufgestellten Grundlagenforschung und ersten Anwendungen habe Deutschland, so Peter Fratzl, die Chance, seine gute internationale Position in der Material- und Werkstoffforschung auch künftig zu sichern und auszubauen. „Jetzt gilt es, die Grundlagenforschung mit der Anwendung stärker zu vernetzen“, so der Projektleiter.

Für Acatech-Präsident Dieter Spath zählt es nun, die gute Ausgangsposition bioinspirierter Materialforschung in nachhaltige Wertschöpfung zu übersetzen: „Dazu brauchen wir einerseits sogenannte ,Enabling Technologies` wie Digitalisierung, Automatisierung und neue Fertigungsprozesse wie zum Beispiel 3-D-Druck, aber ebenso interdisziplinäre, branchenübergreifende und ganzheitliche Ansätze.“ Die im Diskussionspapier geschilderten Beispiele zeigten darüber hinaus, dass Materialien und Werkstoffe auch einen Beitrag zur Nachhaltigkeitsstrategie der Bundesregierung leisten können.

Quelle: Acatech

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