Filamentarchitektur

Filamentarchitektur bezeichnet in Wissenschaft und Technik die Anordnung, Orientierung und Vernetzung von Filamenten in einem Material, Gewebe oder System. Filamente sind fadenförmige Strukturen aus Fasern, Nanofasern, Polymersträngen oder Zytoskelett-Elementen. Die Filamentarchitektur umfasst geometrische Merkmale wie Länge, Durchmesser, Orientierung (isotrop vs. anisotrop), Verzweigungsgrad und Vernetzungsdichte sowie die Topologie des Netzwerks.

Sie beeinflusst mechanische Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit, Bruchverhalten und Dämpfung sowie transportbezogene Eigenschaften wie Porosität, Permeabilität und Diffusion. Herstellungsprozesse wie Elektrospinnen, Faserspinnen, 3D-Druck, Gewebeherstellung, Selbstorganisation oder Gelation bestimmen die Filamentarchitektur maßgeblich; diese Prozesse steuern Orientierung, Vernetzung und Oberflächenmerkmale.

Anwendungsfelder reichen von faserverstärkten Verbundwerkstoffen über Filtermembranen, Energiespeicher und Sensorik bis zu Geweben für die Gewebekultivierung. In der Biologie wird der Begriff analog verwendet, um die Organisation des Zytoskeletts aus Actin- und Mikrotubulusfilamenten zu beschreiben, was Zellenform und -bewegung beeinflusst. In der Materialforschung dienen Analysen mittels Mikroskopie, SAXS/WAXS, Rheologie und Mechaniktests der Charakterisierung der Filamentarchitektur.

Der Begriff ist interdisziplinär und findet Anwendung in Material-, Biologie-, Textil- und Nanotechnologie. Er betont die enge Kopplung zwischen mikroskopischer Struktur und makroskopischen Eigenschaften und dient der gezielten Optimierung durch Modellierung und Prozesssteuerung.