Neue Materialentwicklung
Noch leichter, noch leistungsfähiger, aber dennoch ressourceneffizient: Die Anforderungen an Materialien nehmen stetig zu. Wissenschaftler stehen dem nicht nach: Sie haben ein ultraleichtes Material entwickelt, das den Leichtbau revolutionieren soll [ Video ].
Zehn Mal härter als Stahl
Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben ein neues „Super-Material“ entwickelt, das vom Gewicht her leichter ist als Plastik, aber dennoch als das härteste mögliche Material gilt. In Zukunft könnten damit beispielsweise Brücken hergestellt werden, erläutert Co-Studienautor Zhao Qin. Das Material sei zehnmal so hart wie Stahl, leichtgewichtig und besonders gut gegen Hitze geschützt.
Als Basis für den vielversprechenden Werkstoff dienen kleine Flocken aus Graphen, die aus nur einer Lage wabenförmig angeordneter Kohlenstoff-Atome bestehen. Diese werden durch Druck und Hitze zu einem korallenartigen Gebilde komprimiert, das aus vielen Kugeln mit einer großen Anzahl verbundener Öffnungen besteht. Den Forschern zufolge soll der so kreierte Stoff vor allem im Leichtbau völlig neue Möglichkeiten eröffnen.
„Wir wollten das härteste mögliche Material produzieren“
„Unser neues Super-Material besteht aus Graphen-Flocken, die zu einem großen, mit Spinnweben bedecktem Netzwerk zusammengequetscht und -gedrückt werden“, zitiert „LiveScience“ den zuständigen MIT-Projektleiter Markus J. Buehler. Das Endergebnis bezeichnet er als „fluffige Struktur, die ein wenig wie eine psychedelische Meereskreatur aussieht“. „Sie ist beinahe völlig hohl und weist eine Dichte auf, die lediglich fünf Prozent von herkömmlichem Graphen beträgt“, erklärt der Materialforscher.
Um den neuen „Wunder-Werkstoff“ zu erschaffen, haben die Forscher die Struktur verschiedener Materialien auf atomarem Level genau analysiert. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse nutzten sie anschließend zur Erstellung eines mathematischen Modells, mit dessen Hilfe sich vorhersagen lässt, wie besonders harte Super-Materialien hergestellt werden können.
Der nächste Schritt war die Anfertigung verschiedener Modelle, die auf ihre Resistenz gegenüber Druck geprüft wurden. „Nach dem Bau der ersten 3D-Strukturen wollten wir einfach wissen, wie weit wir gehen können und das härteste mögliche Material produzieren“, schildert Zhao Qin die Vorgangsweise.
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