Strukturelle Änderungen in Monokotyledonen infolge mechanischer Belastung – analysiert mit hochauflösender MRT

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Linnea Hesse; Dr. Jochen Leupold
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Biomaterialien
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 464609293

Faserverbundwerkstoffe werden zunehmend in verschiedenen Anwendungsfeldern eingesetzt. Allerdings ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung notwendig, um eine kosteneffiziente Herstellung, Zusammenfügung und Dauerhaftigkeit von Faserverbundbauteilen zu gewährleisten. Insbesondere ein last optimiertes Design von Knotenbauteilen, Komponentenverbindungen und -montage bedarf weiterer Verbesserung, auch in Hinsicht auf neue und flexible Herstellungsprozesse. Zur Entwicklung neuer Fabrikations- und Designkonzepte für Faserverbundwerkstoffe soll ein biomimetischer Ansatz beitragen. Monokotyledonen sind hierfür vielversprechende biologische Vorbilder, da sie einen stark ausgeprägten inneren Faserverbundaufbau aufweisen. Im Rahmen dieses Antrags untersuchen wir (1) wie mechanisch relevantes Gewebe in Monokotyledonen strukturiert ist und über Knotenverbindungen zwischen Stamm, Ast und seitliche Organe verbunden wird; (2) ob das Gewebe eine Anpassung an äußere Belastung erfährt; (3) wie sich Gewebestrukturen unter Belastung anpassen und zeitlich entwickeln und (4) ob äußere Belastung über Veränderungen im Wassertransport wahrgenommen und über längere Strecken kommuniziert werden. Zu diesem Zweck sollen neue methodische Ansätze auf Basis der MRT (magnetische Resonanztomographie) entwickelt werden. Die Ergebnisse werden die Pflanzenwissenschaften im Allgemeinen und die Pflanzenbiomechanik im Besonderen um neue Methoden erweitern und eine Grundlage für die künftige transdisziplinäre Forschung bilden. Außerdem soll das Verständnis der vaskulären Architektur von Monokotyledonen - eine vergleichbar wenig untersuchte Pflanzengruppe - vertieft werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen schließlich zu neuen, biomimetischen Design- und Fabrikationskonzepten von Faserverbundwerkstoffen führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen