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Metamaterial mal anders MIT-Forscher könnten Glas und Keramik dehnbar machen

Quelle: Pressetext 2 min Lesedauer

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Wer die hart-spröde Materialklassen Glas und Keramik kennt, der denkt sicher nicht daran, dass diese biegsam und dehnbar sein können. US-amerikanische Forscher kennen einen Weg ...

Was man hier sieht, ist das Aufbauprinzip eines neuartigen Metamaterials, das am MIT in den USA aus der Taufe gehoben wurde. Damit, glauben die Amerikaner, könnten Werkstoffe, wie Glas oder Keramik, die eigentlich spröde sind, dehnbar werden. Lesen Sie hier, wie das gehen soll ...(Bild: MIT)
Was man hier sieht, ist das Aufbauprinzip eines neuartigen Metamaterials, das am MIT in den USA aus der Taufe gehoben wurde. Damit, glauben die Amerikaner, könnten Werkstoffe, wie Glas oder Keramik, die eigentlich spröde sind, dehnbar werden. Lesen Sie hier, wie das gehen soll ...
(Bild: MIT)

Am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Forscher, wie es heißt, erstmals Glas- und Keramikmaterial entwickelt, das man dehnen oder biegen kann. Das Zauberwort heißt Metamaterial. Das sind Werkstoffe, die es eigentlich sonst nicht gibt, aber an denen seit Langem geforscht wird, um üblichen Materialien neue oder zusätzliche Eigenschaften zu verleihen. Metamaterialien weisen winzigste Strukturen auf, die sie dann so besonders machen. Bisher wollte man übliche Werkstoffe vor allem fester, härter und steifer machen. Die Forscher vom MIT sind aber mit einem eher spröden Polymer nun erfolgreich den umgekehrten Weg gegangen.

Additive Fertigung macht steif und doch geschmeidig

Das MIT-Team hat dazu Steifigkeit und Biegsamkeit kombiniert. Der Schlüssel liege also im Mix aus steifen, mikroskopisch kleinen Streben und einer weicheren Architektur, die man als gewebt bezeichnen könne. Die Forscher nennen das Doppelnetzwerk und einmal mehr hat die additive Fertigung die Hand im Spiel, denn das Ganze wird 3D-gedruckt, wie man erfährt. Das Metamaterial wurde demnach aus einem spröden Kunststoff, ähnlich wie Acrylglas (PMMA oder landläufig Plexiglas genannt), gedruckt. Heraus kam ein neues Material, das sich ohne zu versagen auf das Vierfache seiner Dimensionen dehnen lässt. Im Vergleich dazu ist das zwar relativ biegsame Polymer spröde und bruchanfällig. Anstatt mikroskopisch kleine Streben und Fachwerke zu drucken, um Materialien steifer zu machen, entwickelte das Team eine Architektur aus einem starren, gitterartigen Gerüst, das zwar einem Fachwerk gleicht, aber mit winzigen Federn oder Spiralen verflochten ist.

Wenn es zum Bruch kommt, passiert dennoch nichts

Die Forscher versuchen es anschaulicher zu erklären: Man sollte sich alles wie Spaghetti vorstellen, die um ein Gitter gewickelt sind. Zerbreche man das Gitter, ergeben „Spaghetti“ und Gitterbruchstücke einen wilden Mix, der dennoch intakt bleibt, obwohl es Brüche gibt. Diese Strategie lässt sich nach Meinung der MIT-Wissenschaftler sogar auf andere Materialien anwenden. Man denke dabei eben an die oben angesprochene, dehnbare Keramik nebst Glas oder auch an Metalle. Man stelle sich vor, reißfeste Textilien, flexible Halbleiter und neuartige Verpackungen für elektronische Chips herzustellen. Auch haltbare, aber nachgiebige Gerüste könnte es geben, auf denen Zellen für die Gewebereparatur gezüchtet werden.

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