Faserverstärkte Pflanzenorgane als Inspiration für carbonfaserverstärkte Betonkonstruktionen
Im Teilprojekt A03 werden pflanzliche Organe und Strukturen untersucht, um daraus Inspirationen für neuartige Carbonbetonkonstruktionen abzuleiten. Dabei gliedert sich das Teilprojekt in 2 inhaltliche Teilstränge: die Untersuchung peltater Blätter und die Untersuchung von Spross-Wurzel-Übergängen.
Charakterisierung von Blattstiel-Blattlamina-Übergängen
Ziel des Teilprojekts ist die anatomische, morphologische und biomechanische Charakterisierung von Blattstiel-Blattlamina-Übergängen in peltaten Blättern, d.h. Blättern, bei denen der Blattstiel auf der Unterseite des Blattes mittig oder leicht exzentrisch inseriert. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der vergleichenden Analyse der Faserverlaufsprinzipien am Knotenpunkt Blattstiel-Blattlamina bei krautigen, kurzlebigen Blättern. Es werden zum einen Vertreter ähnlicher Morphologie, aber unterschiedlicher Größe betrachtet, um die Verbindungselemente auf unterschiedlichen Größen- und Gewichtsskalen zu untersuchen. Zum anderen werden Vertreter mit großflächigen Blättern unterschiedlicher Morphologie hinsichtlich der verschiedenen Prinzipien für die Verbindung von Blattstiel zu Blattspreite analysiert.
Für die Erarbeitung konstruktiver Lösungen für die Entwicklung neuer Carbonbetonbauteile anhand von biologischen Beispielen liegen bei der Analyse dieser pflanzlichen Prinzipien vor allem Krafteinleitung, Dämpfungsverhalten an Knotenpunkten und Faser-Matrix-Anbindung im Fokus.
Charakterisierung von Spross-Wurzel-Übergängen
Ziel des Teilprojektes ist die anatomische, morphologische und biomechanische Charakterisierung von Spross-Wurzel-Übergängen in schnell wachsenden und schwach oder nicht verholzenden Pflanzen, insbesondere bei oberirdischen Stützwurzeln. Der Schwerpunkt liegt auf Pflanzen, die als Hohlkonstruktionen wachsen oder bei denen das Zentrum mit einem nicht tragenden Gewebe gefüllt sind. Damit liegen die Festigungsgewebe im äußeren Sprossbereich. Diese Prinzipien sollen in Hinsicht auf eine Abstraktion für Carbon-Beton-Bauteile untersucht werden mit einem Fokus auf Krafteinleitung, Dämpfungsverhalten im Knoten und Faser-Matrix-Übergang.
Außerdem wird das adaptive Wachstum ausgewählter Pflanzen untersucht. Dies geschieht sowohl als Antwort auf den Anstieg der Eigenbelastungen aus dem natürlichen Wachstum als auch bei äußeren Umgebungseinflüssen wie zum Beispiel Windlasten oder schrägem Wuchsverlauf. Diese Anpassungsstrategien sollen als Inspiration bei der Entwicklung von Carbon-Beton-Bauteilen dienen.
Wissenschaftler
01062 Dresden
01062 Dresden
01062 Dresden
01062 Dresden
Kooperationen
Publikationen
Wunnenberg, J., Rjosk, A., Neinhuis, C., Lautenschläger, T. (2021). Strengthening structures in the petiole-lamina junction of peltate leaves. Biomimetics 6(2): 25.
Rjosk, A., Neinhuis, C., Lautenschläger, T. (2022). Anatomy and Biomechanics of Peltate Begonia Leaves—Comparative Case Studies. Plants 11: 3297.
Macek, D., Holthusen, H., Rjosk, A., Ritzert, S., Lautenschläger, T., Neinhuis, C., Simon, JW. and Reese, S. (2022).Mechanical investigations of the peltate leaf of Stephania japonica (Menispermaceae): Experiments and a continuum mechanical material model. Frontiers in Plant Science, 13.
Studentische Arbeiten in Förderphase 1
Morgenstern, Tom (2021). Anatomische und biomechanische Untersuchung von Blättern peltater Arten. Bachelorarbeit.
Calderon Barrientos, Rodrigo Fernando (2021). Morphologische, anatomische und mechanische Untersuchung der Luftwurzeln von Epipremnum aureum. Bachelorarbeit.
Kupfer, Alexandra (2022). Untersuchung der Methode zur indirekten Turgorbestimmung bei Petioli peltater Blätter. Bachelorarbeit.