Forscher bauen von Natur inspiriertes starkes und zähes Material

Technik inspiriert von der Natur

Inspiration aus der Natur: Forscher haben ein neues starkes und zähes Material geschaffen.

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Materialwissenschaften
Forschende der ETH Lausanne (EPFL) haben im Labor ein Material nach dem Vorbild der Natur hergestellt. Dieses ist genügend steif, um hohe Lasten zu tragen und zugleich verformbar, ohne zu zerbrechen.

Die Natur hat Gewebe mit erstaunlichen Eigenschaften. Haut, Knorpel und Sehnen sind beispielsweise zäh genug, um unser Körpergewicht zu tragen und doch flexibel genug, dass sie nicht so leicht reissen. Synthetisch hergestellte Materialien hingegen sind entweder hart und tragfähig - etwa Fensterglas -, doch sie zerbrechen leicht. Oder sie sind zwar weich, können aber keine schweren Lasten stemmen.

Im 3D-Druck haben Forschende der ETH Lausanne nun einen synthetischen Verbundwerkstoff hergestellt, der sich am Beispiel der Natur orientiert.

Sandburgen bauen
Dafür kapselten sie zuerst Monomere - winzige reaktionsfähige Moleküle - in Wasser-Öl-Tröpfchen ein, wo sie sich zu einem Netzwerk aus Polymeren verbanden. Danach weichten sie diese Mikropartikel in andere Monomere ein, um eine Art Paste zu erhalten.

Alvaro Charlet von der EPFL verglich dies in einer Mitteilung der Hochschule mit nassem Sand, «der zu einer Sandburg geformt werden kann.» Die Paste druckten die Forschenden dann in 3D aus und liessen sie mithilfe von ultravioletter Strahlung aushärten.

Soft-Robotik und Knorpel-Implantate
Das im Fachmagazin «Advanced Functional Materials» vorgestellte Material ist stark und strapazierfähig. Demnach hielt ein nur drei Millimeter dickes Rohr einer Zugbelastung von bis zu 10 Kilogramm und einer Druckbelastung von bis zu 80 Kilogramm stand.

Die Forschenden hoffen, dass die neue Technologie im Bereich der Soft-Robotik oder zur Entwicklung von Knorpel-Implantaten eingesetzt werden könnte.

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