Im Film kann Spiderman senkrechte Wände hochlaufen – dank seines Anzugs, der ihn förmlich an der Mauer kleben lässt. Lange galt so etwas als reine Fantasie, doch jetzt haben Physiker belegt, dass die „Klebkraft“, die Spinnen und Geckos an der Wand hält, auch einen Menschen tragen könnte.
Spiderman erlangt seine Fähigkeit, die Wände hoch zu laufen nach einem Biss einer Spinne – so jedenfalls kolportiert es der gleichnamige Hollywood-Spielfilm. Forschungen der jüngsten Zeit hatten herausgefunden, dass in der Natur Van-der-Waals-Kräfte dafür sorgen, dass Tiere sogar über Kopf an Oberflächen hängen können, ohne abzustürzen. Diese schwache Anziehungskraft zwischen Molekülen wirkt allerdings nur dann, wenn zwei entsprechenden Oberflächen sehr nahe beieinander sind. Spinnen und Geckofüße könne diese Kraft nutzen, weil ihre Füße mit Millionen von winzigen Borsten besetzt sind. Zwischen ihren Spitzen und der Oberfläche von Mauern oder sogar Glas wirkt die Van-der-Waals-Kraft und hält sie.
Nanostrukturierte Oberfläche erzeugt „Klebrigkeit“
Jetzt haben Forscher diese Erkenntnis aus der Grundlagenforschung einen Schritt weiter getragen: Professor Nicola Pugno, Ingenieur und Physiker an der Polytechnic in Turin hat eine Hierarchie der Adhäsionskräfte formuliert, die stark genug sind um selbst einen Menschen zu halten, aber so leicht wieder gelöst werden können wie ein Post-it-Kleber. Die postulierte Struktur kombiniert die Wirkung von Van-der-Waals-Kraft mit der Kapillarkraft um eine nanostrukturierte Oberfläche zu entwerfen, die einen Spiderman-Anzug nicht nur „klebrig“ macht, sondern ihn obendrein auch noch selbstreinigend werden lässt.
Wie er in der Fachzeitschrift „Journal of Physics: Condensed Matter“ beschreibt, bildet die Basis eine aus Kohlenstoffnanoröhrchen entwickelte Struktur aus nanomolekularen Haken und Ösen – ähnlich einem mikroskopisch kleinen Klettverschluss. Sie tritt mit den jeweiligen Oberflächen in eine Wechselwirkung, die auf den beiden anziehenden Kräften beruht und so die „Klebrigkeit“ des Anzugs ausmacht. Ähnliche wie auch bei den Füßen des Geckos ist diese Struktur gleichzeitig auch selbstreinigend: Schmutz von den Oberflächen oder Regenwasser haften nicht und hinterlassen keine Spuren. Im Gegensatz zu einem Klettverschluss bliebe damit die Funktionsfähigkeit auf Dauer erhalten und der Anzug könnte sogar unter Wasser eingesetzt werden.
Mit Klebeschuhen auf den Wolkenkratzer
„Es gibt viele interessante Anwendungen für unsere Theorie, angefangen von der Weltraumerkundung und Verteidigung bis zu Schuhen und Handschuhen für Fensterputzer an großen Hochhäusern“, erklärt Pugno. „Bevor der Spiderman-Anzug Wirklichkeit wird, müssen wir aber noch einige mechanische Faktoren beachten. So sind die menschlichen Muskeln im Gegensatz zu denen eines Geckos nicht darauf eingestellt, über Stunden an einer Wand zu hängen. Wir würden sehr schnell ermüden und herunterfallen.“
Doch trotz einige Hürden ist Pugno optimistisch, dass er seine theoretischen Ideen bald umgesetzt sehen wird: „Jetzt, wo wir einen Schritt weiter sind, wird es nicht mehr lange dauern und wir sehen Menschen, die das Empire State Building hinauf klettern – mit nichts bewaffnet als klebrigen Schuhen und Handschuhen um sie zu halten.“
(Institute of Physics, 29.08.2007 – NPO)
