Neuer Verbundwerkstoff: Weicher als Haut und härter als Knochen

Ein neuer Verbundstoff erlaubt einen fließenden Übergang von äußerst weich zu extrem hart. Mit diesem Material könnten elektronische Bauteile geschützt werden. Ein Einsatz in der Medizin oder der Luftfahrt scheint möglich.

Ein Schweizer Team von Wissenschaftlern hat einen neuen Verbundwerkstoff entwickelt. Die Materialgrundlage dafür bildet Polyurethan. Je nach Einsatzbereich lässt sich die Elastizität dieses Kunststoffs variieren. Beispielsweise finden weiche Varianten Verwendung bei der Herstellung von Sportschuh-Solen. Feste Ausführungen werden als Füllschaum zur Isolierung von Gebäuden genutzt.

Den Schweizern ist es jetzt gelungen, sowohl die harte, als auch die weiche Eigenschaft von Polyurethan in einem Bauteil zu vereinen. „Unser Material ist auf der einen Seite weicher als Haut und auf der anderen Seite härter als Knochen”, erklärt der Projektleiter André Studart, Professor für Komplexe Materialien am Departement Materialwissenschaft der ETH Zürich bei der Veröffentlichung der Ergebnisse. Er und seine Kollegen von der Eidgenössichen Technischen Hochschule Zürich schafften es, auf einer Oberfläche einen 100.000-fachen Härteunterschied zu überbrücken. „Härteunterschiede in diesem Umfang sind innerhalb von Verbundmaterialien bislang völlig undenkbar gewesen”, betont Studart den Wert der Neuentwicklung.

Die Natur diente den Forschern als Vorbild. Um Sehnen mit Knochen zu verbinden, verschmelzen dort die Komponenten miteinander. Es entsteht ein fließender Übergang. Dieser ist „wesentlich strapazierfähiger, als wenn die beiden Materialien übergangslos zusammengefügt werden”, so Studart. Auf diese Weise werden bei Lebewesen bis zu 100-fache Härteunterschiede überwunden.

Die Schweizer setzten auf ein identisches Konzept bei ihrer Entwicklung. In einem Praxistest brachten die Wissenschaftlern ein elektronisches Bauteil auf den festen Abschnitt einer ansonsten flexiblen Oberfläche an. Durch den stabilen Untergrund war das Bauteil vor Bewegungen geschützt. Der Verbundstoff als Ganzes ließ sich jedoch ausweiten. „In Belastungstests haben wir die flexible Polyurethan-Unterlage um mehr als 350 Prozent gedehnt. Die aufgesetzten Bauteile blieben dabei unbeschädigt”, beschreibt Studart die Ergebnisse.

Die bisherigen Resultate versprechen ein vielseitiges Einsatzspektrum. Beispielsweise in der Automobilindustrie oder in der Luftfahrt. Studart hält aber auch einen Einsatz „als Trägermaterial für flexible Elektronik, die in Kleidung eingearbeitet werden kann” für denkbar. Indes plant er, die Technik in Zukunft noch weiter zu verbessern. Jedoch befindet sich das Material vorerst noch in der Entwicklungsphase.

Kommentare

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  1. Besorgter Gast sagt:

    test

  2. rebell sagt:

    und das militär reibt sich schon die hände