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die geburtsstunde der kunststoffe
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schlägt 1907 der bergische erfinder leo
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hendrik baake land lässt ein neues
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revolutionäres material patentieren das
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bakelit den ersten voll synthetischen
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stoff der menschheitsgeschichte das
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material macht vieles möglich
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telefone und radius werden erst dadurch
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für viele menschen erschwinglich
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ohne bakelit kein volksempfänger in den
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50ern entwickelt man polyvinylchlorid
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pvc eigentlich um giftiges klar zu
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binden
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doch schnell zeigt das material seine
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vielseitigkeit schallplatten aus vinyl
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lösen die alten schellackplatten ab sie
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klingen besser sind leichter robuster
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und massenhaft hersteller
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[Musik]
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erst linie macht die weltweite
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vermarktung und den erfolg von künstlern
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wie den beatles möglich
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[Applaus]
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[Musik]
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kunststoffe revolutionieren auch die
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mode dieser faden ist eine wahre
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sensation fein und transparent wie seide
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aber stabiler und billiger und in großen
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mengen herstellbar
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nein keine strümpfe lange zeit ein
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privileg der damen aus besseren kreisen
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werden zum massenprodukt
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der verkaufsstart der strümpfe am 15 mai
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1940 geht als nylon day in die
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modegeschichte ein
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allein am ersten tag gehen fünf
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millionen paar über die ladentheke
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nylon oder hierzulande perlon ist aus
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der modewelt schnell nicht mehr
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wegzudenken
00:01:40
[Musik]
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pflegeleicht bügelfrei preiswert und
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knallbunt perlon ist modern und
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zeitgemäß in der nachkriegszeit
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kontrollieren die alliierten die
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deutsche kunststoffindustrie bis in die
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50er jahre
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das bremst die entwicklung doch in den
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sechzigern gibt es kein halten mehr
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schüsseln stühle obstschalen tische
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schränke stifter spielzeug alles wird
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nun aus plastik hergestellt
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[Musik]
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polyethylen polypropylen und
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polycarbonate gelten als schick modern
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und unverwüstlich 1952 liegt die
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jährliche pro kopf produktion von
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kunststoffen in deutschland noch bei 1,8
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kilogramm 1972 nur zwanzig jahre später
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sind es schon 70 kilogramm ein
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beispielloser wohl der die welt
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verändert möbel fußböden es gibt ganze
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häuser aus plastik und 1972 setzt man
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den kunststoff ein architektonisches
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denkmal mit dem dach des münchner
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olympiastadions aus plexiglas
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die natur kennt keinen müll
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alles was vergeht wird grundlage für
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neues oder nahrung für andere
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[Musik]
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für gegenstände aus kunststoff geht das
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nicht das material ist viel langlebiger
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als die produkte die daraus bestehen
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die folge der unsere landschaften
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strände und ozeane verschmutzt
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doch haben wir aus den fehlern bei
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plastik und co gelernt
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[Musik]
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ein material das heute angesagt ist ist
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cfk carbonfaser verstärkter kunststoff
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formel-1-piloten vertrauen ihm ihr leben
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an kein material ist so leicht und
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stabil zugleich das geheimnis des
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materials liegt in dieser phase carbon
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fast reiner kohlenstoff ein solcher
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faden besteht aus 40.000 einzelnen
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carbonfasern und ist belastbarer als
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stahl allerdings wie alle fäden nur in
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zug richtung bei druck gibt reines
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carbon sofort nach um das zu ändern
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werden die carbon fäden zu matten
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zusammengelegt und in harz getränkt die
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matten kann man wie stoff verarbeiten in
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die entsprechende form falten in vakuum
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folie verpacken und dann weil 400 grad
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celsius ausbacken
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das harz härtet aus und fixiert die
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carbon fänden die stabilität lässt sich
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steuern je nachdem wie die fasern
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ausgerichtet sind zickzack macht den cfk
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streifen flexibel
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aber kaum drehbar
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wenn die fasern längs liegen wird das
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bauteil steif aber lässt sich leicht
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drehen
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ein nachteil die herstellung von cfk
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bauteilen kostet sehr viel energie und
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ist sehr teuer
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es kommt daher bislang nur in wenigen
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branchen zum einsatz
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vorreiter sind flugzeughersteller
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modelle wie der dreamliner von boeing
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oder der airbus a350 bestehen bereits zu
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mehr als der hälfte aus cfk
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hier ist der leichtbau sinnvoll jedes
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eingesparte kilogramm an einem flugzeug
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spart im laufe eines flugzeug lebens und
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drei tonnen kerosin und damit und zehn
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tonnen co2 und tausende euro trotzdem
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muss noch viel passieren damit der
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energieverbrauch bei der herstellung
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sinkt das problem was man zurzeit und
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aktuellen um das zu ändern erforschen
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die ingenieure hier das genaue verhalten
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des materials beim aushärten
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so wollen sie ein drittel energie
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einsparen
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außerdem wollen sie die verarbeitung
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verbessern
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je präziser die bahnen verlegt werden
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desto weniger verschnitt und ausschuss
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gibt es das spart material aber am ende
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des produktlebenszyklus alters kaum und
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verrottet quasi nicht lange zeit galt es
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als nicht recyclebar und wurde einfach
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verbrannt
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seit kurzem gibt es jedoch ein neues
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verfahren
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unter ausschluss von sauerstoff wird der
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cfk müll auf über 1000 grad celsius
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erhitzt das harz verdampft übrig bleibt
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reines carbon
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das kostet deutlich weniger energie als
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die neuproduktion auch wenn die fasern
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sehr kurz sind lassen sich daraus
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leichte und stabile teile fertigen
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perfekte kreisläufe wie in der natur
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schaffen die ingenieure zwar nicht aber
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das thema recycling gehört heute bei der
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entwicklung neuer materialien einfach
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dazu sie ist 20 mal dünner als ein
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menschliches haar
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fünfmal so reißfest wie stahl und weder
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wasser noch kälte machen ihr etwas aus
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spinnenseide
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der biochemiker thomas scheibel er liegt
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während seiner doktorarbeit dem reiz des
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faszinierenden materials seitdem will er
00:07:20
es künstlich nachbeten denn eine
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natürliche produktion mit spinnen ist
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nicht möglich
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spinnen sind zwar faszinierende tiere
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aber sie sind leider kannibalische das
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ist ein nachteil in der produktion wenn
00:07:34
man die spinnen selbst als wirte für die
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spinnenseide verwenden möchte
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ein weiterer nachteil ist dass wie bei
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jedem naturprodukt die qualität der
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seiden fasern von tier zu tier variiert
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und auch von tag zu tag variiert die
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nachbildung von spinnenseide ein
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mühsamer weg beginnt forscher
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entschlüsseln erstmals in den 80ern den
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teil des spinnen erbgutes der für die
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komplexen seidenfaden proteine zuständig
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ist
00:08:01
es folgen versuche mit gentechnisch
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veränderten tieren und pflanzen durch
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die gewonnenen protein mengen sind immer
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gering und es entstehen keine stabilen
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feldern
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das spannende an unsere historie ist
00:08:14
dass wir im endeffekt bevor wir mit
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unserer eigenen forschung begonnen haben
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zunächst mal durch die welt gereist sind
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und uns mit allen gruppen die sich in
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den letzten 20 jahren mit dieser
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thematik beschäftigt hatten getroffen
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haben die haben uns auch sehr
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bereitwillig auskunft gegeben warum es
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bei ihnen immer nicht geklappt hat und
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wir haben sozusagen auch versucht von
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den fehlern der anderen zu lernen
00:08:35
[Musik]
00:08:39
mit der kreuzspinne beginnt 2001 dann
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auch die praktische arbeit von charles
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thema die forscher wollen bakterien als
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sogenannte wirte dazu bringen spinnen
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seidenproteine zu produzieren
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doch das ist gar nicht so einfach es
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muss immer eine erbinformation zur
00:09:01
verfügung gestellt werden die dann von
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einem wird auch verarbeitet werden kann
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in ein protein und diese verschlüsselung
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das ist quasi wie eine fremdsprache ist
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bei den spinnen eben etwas anders als
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zum beispiel bei bakterien und das war
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eines der wichtigsten merkmale dass wir
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in angriff genommen haben wir haben
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quasi übersetzer gespielt um diese
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verschlüsselung auch den bakterien
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zugänglich zu machen eine produktion mit
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solchen gentechnisch veränderten
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bakterien ist relativ kostengünstig und
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könnte große mengen der rohmasse liefern
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es dauert allerdings fast drei jahre bis
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die richtige übersetzung gefunden ist
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und die bakterien ausreichend spinnen
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seidenproteine produzieren die
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wissenschaftler erhalten schließlich
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reinelt künstliche spinnen seiten
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proteine
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doch die erzeugung eines dünnen
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spinnenfaden es gelingt auch ihnen noch
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immer nicht
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ein zufall kommt zur hilfe ein student
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vergisst über das wochenende eine probe
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im kühlschrank montagmorgen im
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kühlschrank auf und sah die lösung und
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war dann erstaunt es sah so aus als
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hätte sich in diesem experiment eine öl
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phase gebildet das ist aber auch was was
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wir in der spinne selbst nie beobachten
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konnten weil wir quasi nie diese öl
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phase delektieren konnte man muss ja
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spinnen dazu aufschneiden und dann sieht
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man das sehr schlecht das war also
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wirklich per zufall durch ein
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vergessenes reagenzglas im kühlschrank
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eine entdeckung die uns einen enormen
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schritt nach vorne gebracht
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dank dieses zufalls stellen sich die
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forscher die entscheidenden fragen warum
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haben die proteine ihren zustand
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verändert spielt vielleicht der
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säuregehalt eine rolle denn er ändert
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sich mit der temperatur der blick auf
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die protein bestandteile bringt die
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erkenntnis sie entdecken dass sich die
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enden der moleküle zu einer art klammer
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verbinden diese enten sind es die auf
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den säuregehalt reagieren winkt er ab
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öffnen sich die klammern die
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molekülketten können sich bewegen
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die zweite überraschung zur bildung des
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stabilen fadens ist ein mechanischer zug
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nötig die freien enden rasten ein die
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moleküle richten sich gleich aus
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innerhalb hunderter fasern wirken diese
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molekül pakete aufeinander ein und
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stabilisieren sich
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wir mussten jetzt diesen chemischen
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prozess und diesen mechanischen prozess
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des fadens in einem technischen ablauf
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einbringen und das war eigentlich ein
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großer knackpunkt denn spielt natürlich
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eine rolle wie gesagt das spielt sich ab
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innerhalb bruchteilen von sekunden das
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so zu koordinieren dass es zeitgleich
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abläuft und wirklich so gesteuert ist
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dass die mechanik und die chemie optimal
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zueinander passen nach über zehn jahren
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ist es geschafft eine künstliche fasern
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so reißfest spinnenfäden und industriell
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herstellbare das originale spielgerät
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wollen die forscher nicht zeigen die
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ingenieurtechnische leistung soll ein
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geheimnis bleiben
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die möglichkeiten mit dem neuen material
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scheinen grenzenlos
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man kann ich eine stabile eurovision art
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fäden herstellen
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man kann technische textilien aus den
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fasern herstellen also das heißt das
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spektrum der eigenschaften ist
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unermesslich
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die kunst ist jetzt herauszukriegen
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welche der eigenschaften führen dann
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wirklich auch zu einem spannenden
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produkt das uns weiterbringt
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der lange prozess zeigt die herstellung
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neuer materialien kostet energie und
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zeit und de hat die natur uns voraus
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wenn ihr dieses video interessant
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kann noch was empfehlen nämlich diese
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beiden videos ansonsten sehen wir uns
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bald wieder schreibt in die kommentare
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welche themen gerne hören würde bis bald
