Selbstreinigende Oberflächen nach dem Vorbild von Lotusblättern, extrem bruchfester Zement, der wie Seeigelstachel aufgebaut ist, Solarzellen, die wie Schmetterlingsflügel funktionieren: Zahlreiche innovative Erfindungen orientieren sich an Beispielen aus der Natur. Wissenschaftlern der Carnegie Mellon Universität in Pittsburgh im US-Bundesstaat Pennsylvania ist jetzt ein wichtiger Durchbruch im Bereich dieser bioinspirierten Technologien gelungen, wie die Wissenschaftsseite „Science Daily“, berichtet. Sie haben ein Material entwickelt, dass sich auch nach extremer Beschädigung selbst repariert.
In Elastomer gelöste Metalltröpfchen
Der Verbundwerkstoff gehört zum Bereich der Weichen Materie (englisch: soft matter). Dabei handelt es sich um ein relativ junges interdisziplinäres Forschungsobjekt, das Stoffe umfasst, die sich nur bedingt einem der Aggregatzustände fest oder flüssig zuordnen lassen. Sie können leicht durch thermische Spannungen oder Temperaturveränderungen in verschiedene Zustände verformt werden.
Tesla Kaiser Kommentar 10.30Das von den Wissenschaftlern in Pittsburgh entwickelte Material besteht dem Bericht zufolge aus flüssigen Metalltröpfchen, die in weichem Elastomer gelöst sind. Elastomere sind eigentlich formfeste Kunststoffe, die sich allerdings bei Zug- und Druckbelastung verformen können, aber danach wieder in ihre ursprüngliche Gestalt zurückfinden.
Wenn die Metalltröpfchen beschädigt werden, zerreißen sie, um neue Verbindungen mit benachbarten Tröpfchen einzugehen und leiten dabei elektrische Signale ohne Unterbrechung um, schreibt „Science Daily“. Stromkreisläufe mit Leiterbahnen aus diesem Verbundwerkstoff bleiben demnach vollständig und ununterbrochen intakt, wenn sie durchtrennt oder durchbohrt werden oder Material entfernt wird.
„Beispielloses Level an Funktionalität“
Als mögliche Anwendungsbeispiele für die Erfindung nennt die Wissenschaftsseite die bioinspirierte Robotertechnik, die Interaktion von Mensch und Maschine und die tragbare Datenverarbeitung (sogenannte Wearables wie Smartwatches, Activity Tracker, Datenbrillen etc.). Weil das Material eine hohe Leitfähigkeit besitze, die sich nicht verändere, wenn es gedehnt werde, sei es außerdem ideal für eine Verwendung zur Kraft- und Datenübertragung.
„Andere Forschungen im Bereich der flexiblen Elektronik haben zu Materialien geführt, die elastisch und verformbar sind, aber immer noch verwundbar durch mechanische Beschädigungen, die einen sofortigen Stromausfall verursachen“, zitiert „Science Daily“ Carmel Majidi, Professor für Maschinenbau an der Carnegie Mellon Universität. Das nun entwickelte selbstheilende Material mit seinem „beispiellosen Level an Funktionalität“ ermögliche es Soft-Matter-Elektronik und -Maschinen dagegen, die außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit von weichem biologischem Gewebe und Organismen zu entfalten, erklärte Majidi. „Wenn wir Maschinen bauen wollen, die kompatibler mit dem menschlichen Körper und der natürlichen Umgebung sind, müssen wir mit neuen Arten von Material beginnen.“18-Roboter nimmt an Abschlussfeier für kranke Schülerin teil-5786434276001