Hierarchische biologische Materialien

Heutzutage stimuliert die Bioinspiration die Entwicklung einer neuen Generation fortschrittlicher funktioneller Materialien und Konstruktionen mit anspruchsvoller Architektur und außergewöhnlichen Eigenschaften. Aufgrund ihrer großen Vielfalt sind wirbellose Meerestiere (z. B. Radiolarien, Kieselalgen, Weichtiere, Korallen und Schwämme) eine unerschöpfliche Inspirationsquelle für die Entwicklung verschiedener Arten von starren und flexiblen Materialien. Ihre biomineralisierten zellulären Gewebe mit anastomosierender hierarchischer komplexer Mikrostruktur verbinden hohe Festigkeit und Steifigkeit mit geringem Gewicht. Zelluläre Materialien können als mehrphasige Verbundwerkstoffe angesehen werden, die aus flüssigen und festen Phasen bestehen, wobei die Flüssigkeit gasförmig ist. Aus morphologischer Sicht lassen sich diese zellulären Verbundwerkstoffe in 2-D-Festkörper, wie Bienenwabenstrukturen mit hexagonalen Zellen, und 3-D-Schäume, wie Schwämme, einteilen.