Die Gewebestruktur der Zitronenschale könnte als Vorbild für dünnere stoßabsorbierende Sicherheitskomponenten dienen. Grafik: Michal Rössler/livMatS
Die Schale der Pomelo (Citrus maxima) ist für ihre besonders stoßdämpfenden Eigenschaften bekannt. Dank ihr kann die Zitrusfrucht Stürze aus bis zu 10 Metern unbeschadet überstehen. Deshalb hat die Gewebestruktur der Pomeloschale bereits als Vorbild für stark dämpfende Metallschäume oder Verbundwerkstoffe für die Innenauskleidung von Schutzhelmen gedient.
Maximilian Jentzsch und Prof. Dr. Thomas Speck von der Plant Biomechanics Group und dem Exzellenzcluster livMatS haben nun gemeinsam mit Dr. Marc Thiele von der Plant Biomechanics Group der Universität Freiburg das Aufprallverhalten von Zitronen (Citrus X limon) analysiert und die Struktur ihrer Schale mit dem Aufbau von Pomeloschalen verglichen. Das Team zeigt, dass die viel dünnere Zitronenschale die beim Aufprall entstehende Energie ähnlich gut wie die Pomeloschale dämpft und somit die Frucht vor Schaden schützt. Die Gewebestruktur der Zitronenschale könnte somit als Vorbild für dünnere stoßabsorbierende Sicherheitskomponenten etwa für Transportsysteme, Schutzhelme oder in der Verpackungstechnik dienen, die – vergleichbar mit der dünnen Zitronenschale – stoßdämpfende Eigenschaften mit einem geringen Materialverbrauch verbinden. Die Forschenden haben ihre Ergebnisse in dem Fachjournal Plants veröffentlicht.
Die Forschenden haben die Energieverteilung und die übertragene Kraft in Fallgewichtsversuchen untersucht, bei denen Gewichte aus unterschiedlichen Fallhöhen und dementsprechend mit verschiedenen Aufschlagstärken auf die Schale einwirkten. Dabei zeigte sich, dass die Zitronenschale auch über stoßdämpfende Eigenschaften verfügt, obwohl ihre Gewebestruktur sich von der der Pomeloschale unterscheidet. Die Pomeloschale besteht aus einem dicken, schaumartigen Gewebe mit graduell verlaufender Dichte. Das ebenfalls schaumförmige Gewebe der deutlich dünneren Zitronenschale ist ähnlich aufgebaut, hat jedoch eine höhere Dichte und die Übergänge der einzelnen Gewebestrukturen sind feiner abgestuft als bei der Pomelo.
Originalpublikation:
Jentzsch, M., Becker, S., Thielen, M., & Speck, T. (2022). Functional Anatomy, Impact Behavior and Energy Dissipation of the Peel of Citrus × limon: A Comparison of Citrus × limon and Citrus maxima. Plants, 11 (7): 991. doi: 10.3390/plants11070991 [Special Issue "Functional Plant Anatomy – Structure, Function and Environment"]