Materialforschung: Neues Material trägt 160.000-Faches des Eigengewichts

Eine Art Eiffelturm im Mikromaßstab haben US-Forscher entwickelt: Sie bringen Kunststoff, Keramik oder Metall in eine Gitterstruktur und erhalten so ein leichtes und dennoch festes Material.

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Objekt mit Nanogitterstruktur: Polymer, Keramik oder Metall
Objekt mit Nanogitterstruktur: Polymer, Keramik oder Metall (Bild: MIT/LLNL)

Leicht und trotzdem stabil - Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben eine Gitterstruktur in sehr kleinem Maßstab entwickelt, die ein Material ermöglicht, das ein Vielfaches seines eigenen Gewichts tragen kann.

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Die Idee der Forscher war, eine Struktur, wie sie der französische Ingenieur Gustave Eiffel für seinen berühmten Turm ersann, auf den Mikrobereich zu übertragen. Die Forscher fanden eine Möglichkeit, ein Gitter mit Merkmalen im Nanobereich herzustellen, das sehr leicht ist und trotzdem eine hohe Steifigkeit und Festigkeit aufweist.

Gitter im 3D-Druckverfahren

Die geometrische Form für solch ein Material sei bereits vor gut einem Jahrzehnt entwickelt worden. Bisher habe es aber an einer Möglichkeit gefehlt, es auch herzustellen, erklärt MIT-Forscher Nicholas Fang. Die gibt es inzwischen: Die Forscher stellen mit einem 3D-Druckerverfahren eine Form für die Gitterstruktur, in die das Material eingebracht wird. Das Verfahren ist die Projektions-Mikrostereolithographie, an der das Team von Fang und das LLNL-Team um Christopher Spadaccini seit 2008 arbeiten.

Die Struktur lässt sich aus verschiedenen Materialien herstellen: Die Forscher haben bereits Kunststoffe, Keramik und Metall verwendet. Normalerweise, sagt Fang, nähmen Steifigkeit und Festigkeit eines Materials ab, wenn dessen Dichte geringer werde. Durch die richtige Struktur könne die Belastung aber abgeleitet werden, so dass ein Material weniger dicht, aber tragfähig sein könne.

Positiv überrascht

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Die Forscher waren dennoch von ihren Ergebnissen überrascht: Die Struktur funktionierte noch besser, als sie erwartet hatten. "Wir fanden heraus, dass ein Material, das so leicht und dürr ist wie ein Aerogel, die Steifigkeit von Vollgummi hat und 400-mal stärker ist als ein Material mit vergleichbarer Stärke", erzählt Fang, "Solche Proben können leicht einer Belastung von mehr als dem 160.000-Fachen ihres Eigengewichts standhalten."

Einsatzmöglichkeiten für solche Materialien gibt es viele, in der Luft- und Raumfahrt beispielsweise, wo es auf Festigkeit und geringes Gewicht ankommt. Fang glaubt, dass sich auf diese Weise auch leichtere Akkus für mobile Geräte herstellen lassen.

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picaschaf 23. Jun 2014

Zum einen vergleichst du hier Äpfel mit Birnen. Doe Festigkeit eines Materials hat...

timo.w.strauss 23. Jun 2014

oder ein Aufzugskabel für den Weltall Aufzug, bisher reisen die Kabel unter ihrem eigenen...

timo.w.strauss 23. Jun 2014

Dafür brauchst du keinen Hohlturm aus der Struktur, einfach einen Kühlturm größer bauen...

timo.w.strauss 23. Jun 2014

oh man soviel Halbwissen Posts: Hier was aus dem Werkstoffkunde Fach: Bruchtest ist das...

markus.badberg 23. Jun 2014

Diese bestehen dann aus Eifelturmstahlblech!



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