Elefantenrüsselhaare äußerst materialintelligent

Tastsinn von Elefantenrüsseln entschlüsselt

Wie spürt ein kurzsichtiger Elefant mit dicker Haut genau, wo er einen Tortilla-Chip oder eine winzige Erdnuss berührt? Das Geheimnis liegt in seinen rund 1.000 Rüssel-Tasthaaren, die eine einzigartige "materialintelligente" Struktur aufweisen: steife, poröse Basis aus kunststoffartigem Material, die in eine weiche, gummiartige Spitze übergeht – ähnlich wie Katzen-Schnurrhaare und anders als steife Mäusehaare.

Unter Leitung von Katherine J. Kuchenbecker, Direktorin der Abteilung Haptische Intelligenz am Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme (Stuttgart), und Erstautor Andrew K. Schulz (Alexander-von-Humboldt-Stipendiat) charakterisierte das interdisziplinäre Team mit Materialwissenschaftler*innen (Uni Stuttgart) und Neurowissenschaftler*innen (HU Berlin) die Haare bis auf Nanometer-Skala mittels Mikro-CT, Nanohärteprüfung und Rasterelektronenmikroskopie.

Mit 3D-gedruckten Rüsselhaar-Prototypen ("whisker wand") testeten sie, wie der Steifigkeitsgradient Berührungspositionen präzise kodiert: „Ich spürte sofort, wo der Kontakt war, ohne hinzusehen“, beschreibt Katherine Kuchenbecker.

Computersimulationen bestätigten: Diese verkörperte Intelligenz schützt die nicht-nachwachsenden Haare bei täglichem Kraftaufwand und lokalisiert Objekte exakt – essenziell für Greifmanöver von Erdnüssen bis zu Baumstämmen.

Robotik-Anwendungen

Die Arbeit eröffnet neue Möglichkeiten für bioinspirierte Sensoren mit Steifigkeitsgradienten, die Robotern taktile Präzision ohne aufwendige Rechenmodelle verleihen – von Chirurgie-Robotern bis zu Industriedrehtischen.