Die Natur als Vorbild Geldautomat mit Selbstverteidigungsstrategie

Der Bombardierkäfer diente den ETH-Forschern als Vorbild.
Der Bombardierkäfer diente den ETH-Forschern als Vorbild.

Wissenschaftler der ETH Zürich haben eine Folie entwickelt, die bei Zerstörung überaus heftig reagiert. Als Vorbild diente der Bombardierkäfer. Droht Gefahr, stößt er mit einem Knall ein ätzendes Spray aus. Nutzen könnte man diese Technik beispielsweise, um Geldautomaten vor Diebstahl und Vandalismus zu schützen.

Wieder einmal stand also die Natur den Wissenschaftlern Modell. Der Bombardierkäfer stellt den »Sprengstoff« bei Bedarf selbst her. In einer Reaktionskammer am Hinterteil werden zwei getrennt lagernde Chemikalien vermischt und mit Hilfe von Enzymen zur Explosion gebracht.

Davon inspiriert entwickelten die Forscher einen chemischen Abwehrmechanismus, der Vandalismus verhindern soll – eine selbstverteidigende Oberfläche, die aus verschiedenen Kunststoffschichten sandwichartig aufgebaut ist. Wird die Oberfläche beschädigt, spritzt dem Angreifer ein heißer Schaum ins Gesicht. Damit könnte man vor Vandalismus abschrecken oder wertvolle Güter schützen.

»Überall dort, wo etwas nicht angefasst werden sollte, wäre ein Einsatz denkbar«, sagt Wendelin Jan Stark, Professor am ETH-Departement Chemie und Angewandte Biowissenschaften.

Die Funktionsweise

Für ihre selbstverteidigende Oberfläche verwenden die Forscher Kunststofffolien mit einem Wabenmuster. Sie füllen einen Hohlraum mit Wasserstoffperoxid, einen mit Mangandioxid und kleben die Folien aufeinander. Eine Schicht Klarlack trennt die unterschiedlich gefüllten Folien. Bei einem Stoß zerbricht die Trennschicht, die Stoffe mischen sich und es kommt zu einer heftigen Reaktion, bei der Wasserdampf, Sauerstoff und Wärme produziert wird.

Im Vergleich zum Käfer sei das Resultat der Reaktion in der Folie eher ein Schaum als ein Spray, schreiben die Forscher. Dies zeigen Filmaufnahmen in Zeitlupe. Auf Infrarotbildern ist zu sehen, dass der Schaum 80 Grad heiß wird.

Spezialfarbe entwertet Banknoten

Für den Schutz von Geldkassetten präparieren die Forscher die Folie mit dem Mangandioxid zusätzlich, indem sie einen Farbstoff und in Nanopartikel gehüllte DNA hinzufügen. Wird die Folie zerstört, tritt mit dem Schaum auch der Farbstoff aus und entwertet das Geld. Durch die ebenfalls freigesetzten DNA-Nanopartikel sind die Scheine zudem markiert, so dass ihr Weg zurückverfolgt werden kann.

Laborexperimente mit 5-Euro-Banknoten zeigten, dass das Verfahren funktioniert. Und auch die Kosten seien vernünftig, sagen die Forscher. Sie rechnen mit einem Preis von gut 40 Dollar pro Quadratmeter Folie.