Viele biologische Materialien weisen herausragende mechanische Eigenschaften auf, welche Steifigkeit mit hoher Zähigkeit und Schadenstoleranz vereinen. Ein Beispiel ist das Skelett von Tiefseeschwämmen, das dank weicher Zwischenschichten in einem spröden Matrixmaterial eine stark erhöhte Bruchzähigkeit besitzt. Diese rissstoppenden Eigenschaften können mit dem sogenannten Material-Inhomogenitätseffekt erklärt werden. Dabei kann eine Reduktion der risstreibenden Kraft den beachtlichen Unterschieden des Elastizitätsmoduls und der Fließspannung der Konstituenten zugeschrieben werden. Obwohl vergleichbare Strukturen bereits mit Metallen oder Keramiken nachgestellt wurden, wurde bisher keine detailierte Studie an Kunststoffen durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Material-Inhomogenitätseffekt in biologisch-inspirierten Compositen repliziert, wobei alle verwendeten Materialien auf Polypropylen basierten. Verschiedene Schichtarchitekturen wurden erforscht, welche im Allgemeinen in Mikroschichtverbunde, bei denen Einzelschichten nur wenige Mikrometer dick sind, und Mehrschichtverbunde, bei denen Schichtdicken im Sub-Millimeterbereich liegen, unterteilt werden können. Das Ziel war es, die Bruchzähigkeit und Schadenstoleranz durch den Einsatz von weichen Zwischenschichten zu erhöhen, während eine Reduktion der Steifigkeit durch das weiche Material vermieden werden sollte. Um eine genaue Untersuchung von Steifigkeit und Zähigkeit in derart komplexen Strukturen zu ermöglichen, wurden gezielte Modifikationen an existierenden Verfahren der elastisch-plastischen Bruchmechanik, Simulation und Materialprüfung vorgenommen. Durch den Einsatz dieser adaptierten Methoden wurden die entscheidenden Einflüsse von Materialauswahl, Defektgröße, Schichtdicke und Riss-Reinitiierung nach dem Rissstopp aufgezeigt. Beispielsweise wurde die optimale Schichtdicke in Mikroschichtverbunden als die Abmaße der größten inhärenten Defekte bestimmt. Durch derartige Architekturen konnte die Charpy-Schlagzähigkeit eines spröden Matixmaterials um das 11-fache erhöht werden. Die Bruchenergie unter Zugbelastung wurde ebenfalls um einen Faktor von 33 erhöht. Unglücklicherweise wurden die enormen Vorteile der Zähigkeit und Schadenstoleranz auch von einer Reduktion der Steifigkeit von bis zu 90% begleitet. Für Anwendungen, in denen Steifigkeit von hoher Priorität ist, stellen Mehrschichtverbunde eine vielversprechende Alternative dar. Die Prüfkörpersteifigkeit in diesen Verbunden kann dank dickerer Matrixschichten besser erhalten werden. Genauer gesagt konnten die größten Verbesserungen der Bruchzähigkeit auf das 3.86-fache der Matrixzähigkeit bestimmt werden, während 75% der Steifigkeit erhalten blieben. Die beste Lösung in Bezug auf Steifigkeit büßte nur 6% der Matrixwerte ein, während die Bruchzähigkeit um einen Faktor von 2.81 erhöht werden konnte. Abschließend wurden Richtlinien für optimale Strukturen abgeleitet, welche für den späteren Einsatz in technischen Anwendungen gedacht sind.