Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

ETH-Forscher entwickeln neues Verbundmaterial

22.02.2008
Materialforscher der ETH Zürich haben sich die Natur zum Vorbild genommen und ein Verbundmaterial geschaffen, das ähnliche Eigenschaften wie Perlmutt von Muscheln besitzt. Ihre Arbeit wurde soeben im Fachmagazin "Science" veröffentlicht.

Für den technologischen Fortschritt braucht es neue und bessere Werkstoffe. Die Materialien sollten leicht, fest und zugleich zäh sein. Perlmutt im Innern von Muschelschalen ist ein Beispiel dafür, wie die Natur diese Aufgabe löst.

Seine guten Eigenschaften verdankt das Perlmutt dem Aufbau in Schichten. Es setzt sich zu 95% aus steifen keramischen Plättchen zusammen, die in einem weichen Biopolymer eingebettet sind. Materialforscher der ETH um Prof. Ludwig Gauckler, Professor für Nichmetallische Werkstoffe, haben nun einen neuen Verbundstoff entwickelt, der dem natürlichen Perlmutt nachempfunden ist.

Der Aufbau dieses künstlichen Hybrid-Materials ist mit einer Backsteinmauer vergleichbar. Winzige, hochfeste Aluminiumoxidplättchen dienen dabei als Backsteine, das Polymer Chitosan hat die Funktion des Mörtels. Das Prinzip, ein Polymer mit anorganischen Plättchen zu mischen, um daraus ein Material mit neuen mechanischen Eigenschaften herzustellen, ist an sich nicht neu. Wichtig sei in diesem Fall jedoch gewesen, die Plättchen konsequent einzeln und klar voneinander getrennt auf das Polymer aufzutragen, betont Gauckler.

... mehr zu:
»Verbundmaterial

Lebenden Organismen wie Muscheln steht nur ein begrenztes Arsenal an Bausteinen zur Verfügung. Besonders die Aragonitplättchen in Perlmutt sind weniger fest als künstliche keramische Plättchen. Die Verwendung solcher hochfester Plättchen macht den Verbundwerkstoff, den die Forschenden der ETH Zürich entwickelt haben, doppelt so stark wie natürliches Perlmutt. Er lässt sich zum Beispiel um 25 Prozent deformieren, ehe er bricht. Perlmutt dagegen geht bei einer Deformation von zwei Prozent bereits in die Brüche.

"Bei der Steifigkeit ist das Naturprodukt dem Kunstprodukt jedoch überlegen", sagt Lorenz Bonderer, Doktorand und Erstautor der Studie. Die Steifigkeit des neuen Materials ist bis zu sieben Mal tiefer als die von Perlmutt, das heisst Perlmutt hat einen grösseren Widerstand gegen Verformung. Ursache für dieses Phänomen ist, dass in der Natur zwar die einzelnen Plättchen schwächer, dafür komplexer angeordnet und zahlreicher sind.

Das neue Verbundmaterial hat noch ein grosses Verbesserungspotential. So sollen beispielsweise andere Polymere oder Plättchen mit einer anderen Geometrie einsetzt werden. Die Fabrikation wird dadurch möglicherweise erleichtert. Auch die Grenzflächen zwischen Plättchen und Polymer können noch optimiert werden - eine Idee, die man zusammen mit einer Forschungsgruppe vom Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle weiterentwickelt.

Die Kombination von exzellentem Struktur-Design aus der Natur und künstlichen Bausteinen könnte in Zukunft auch zu anderen Verbundwerkstoffen mit einzigartigen mechanischen Eigenschaften führen. Die konkreten Anwendungen des "künstlichen Perlmutts" stehen im Moment nicht im Vordergrund. Dazu sei es noch zu früh, meint Gauckler. Einen solchen Verbundwerkstoff könnte man überall dort, wo feste und flexible Folien benötigt werden, einsetzen.

Originalbeitrag: Bonderer, Lorenz J., André R. Studart & Ludwig J. Gauckler (2008): Bio-inspired Design and Assembly of Platelet Reinforced Polymer Films, Science Vol. 319, 1069 (2008) DOI: 10.1126/science.1148726

Weitere Informationen:
Lorenz Josef Bonderer
ETH Zürich
Professur für Nichtmetallische Werkstoffe
Telefon +41 (0)44 632 68 53
lorenz.bonderer@mat.ethz.ch

Franziska Schmid | idw
Weitere Informationen:
http://www.ethz.ch

Weitere Berichte zu: Verbundmaterial

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Wie ehrlich sind unsere Lebensmittel?

21.02.2017 | Veranstaltungen

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

RWI/ISL-Containerumschlag-Index: Aufwärtstendenz setzt sich fort

21.02.2017 | Wirtschaft Finanzen

Wärmebildkameras, Infrarotthermometer und deren richtige Anwendung

21.02.2017 | Seminare Workshops

Deep Learning sagt Entwicklung von Blutstammzellen voraus

21.02.2017 | Biowissenschaften Chemie