Motor und Energiespeicher aus einem Guss

Mit dem „wheel within“ haben die Wissenschaftler ein sehr einfaches Prinzip entdeckt, um polymere Materialien spontan in Bewegung zu setzen. Abbildung: Falko Ziebert

Einen Motor und Energiespeicher zu bauen, der lediglich aus einer Komponente besteht, ist Physikern und Materialwissenschaftlern der Universitäten Heidelberg und Strasbourg (Frankreich) gelungen. Dafür nutzten sie eine elastische Polymerfaser, die zu einem Ring geformt und mithilfe einer äußeren Energiezufuhr zum Rotieren gebracht wurde.

Von diesem Mechanismus erhoffen sich die Wissenschaftler neue Impulse zur Entwicklung intelligenter Werkstoffe mit fest definierten Funktionen. Veröffentlicht wurden die Forschungsergebnisse in „Nature Materials“.

„Unser Ansatz ist minimalistisch. Wir setzen nicht auf komplexe High-Tech-Materialien, sondern fragen uns, auf welche Weise die Geometrie und Topologie eines Materialstücks eine intelligente Funktion, etwa eine Drehbewegung, verursachen kann.

So ist unser ‘wheel within’ entstanden“, betont Dr. Falko Ziebert vom Institut für Theoretische Physik der Universität Heidelberg, der gemeinsam mit Dr. Igor Kulić vom Institut Charles Sadron der Universität Strasbourg die Forschungsarbeiten geleitet hat. Im Gegensatz zum klassischen starren Rad, das um eine feste Achse läuft, bildet sich bei diesem „eingebetteten Rad“ eine elastische Verformungswelle aus, die sich im Material bewegt.

„Der Antrieb erfolgt durch einfaches Heizen, das eine thermische Ausdehnung des Materials bewirkt, ganz ähnlich wie bei der thermischen Konvektionsströmung in unserer Atmosphäre, die Wetter und Klima mitbestimmt. Das Drehmoment kommt dabei durch die Wechselwirkung dieser thermischen Deformation mit der vorgegebenen Deformation der Ringgeometrie zustande“, erläutert Dr. Ziebert.

Mit dem „wheel within“ haben die Wissenschaftler ein sehr einfaches Prinzip entdeckt, um polymere Materialien, wie etwa einen Nylonfaden oder ein Gummiband, spontan in Bewegung zu setzen. Es bildet die Grundlage für weiterführende Forschungen.

„Derzeit spielen wir noch mit verschiedenen Geometrien, Materialien und anderen Formen des Energieflusses durch das System“, sagt Dr. Kulić. Eine Vision ist dabei die Entwicklung neuer technischer Geräte mit robusten, selbst-bewegten Elementen, beispielsweise in Form künstlicher Muskeln. An den Forschungsarbeiten waren auch Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (Schweiz) beteiligt.

Originalpublikation:
A. Baumann, A. Sánchez-Ferrer, L. Jacomine, P. Martinoty, V. Le Houerou, F. Ziebert, Igor M. Kulić: Motorizing fibres with geometric zero-energy modes. Nature Materials (published online on 30 April 2018), doi: 10.1038/s41563-018-0062-0

Kontakt:
Dr. Falko Ziebert
Institut für Theoretische Physik
Tel. +49 6221 54-9443
ziebert@thphys.uni-heidelberg.de

Kommunikation und Marketing
Pressestelle
Tel. +49 6221 54-2311
presse@rektorat.uni-heidelberg.de

https://www.youtube.com/watch?time_continue=5&v=eatNzUPBWn8

Media Contact

Marietta Fuhrmann-Koch idw - Informationsdienst Wissenschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik

Dieser Fachbereich umfasst die Erzeugung, Übertragung und Umformung von Energie, die Effizienz von Energieerzeugung, Energieumwandlung, Energietransport und letztlich die Energienutzung.

Der innovations-report bietet Ihnen hierzu interessante Berichte und Artikel, unter anderem zu den Teilbereichen: Windenergie, Brennstoffzellen, Sonnenenergie, Erdwärme, Erdöl, Gas, Atomtechnik, Alternative Energie, Energieeinsparung, Fusionstechnologie, Wasserstofftechnik und Supraleittechnik.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Mit einem Klick erfahren, wo es im Wald brennt

Satellitengestützte Erkennung von Waldbränden im Waldmonitor Deutschland jetzt online. Seit heute kann jedeR BürgerInnen verfolgen, ob und wo es in Deutschlands Wäldern brennt. Der Waldmonitor Deutschland [http://Waldmonitor-deutschland.de] zeigt jetzt frei…

Komplexe Muster: Eine Brücke vom Großen ins Kleine schlagen

Ein neue Theorie ermöglicht die Simulation komplexer Musterbildung in biologischen Systemen über unterschiedliche räumliche und zeitliche Skalen. Für viele lebenswichtige Prozesse wie Zellteilung, Zellmigration oder die Entwicklung von Organen ist…

Neuartige Membran zeigt hohe Filterleistung

Partikel aus alltäglichen Wandfarben können lebende Organismen schädigen. Für Wand- und Deckenanstriche werden in Haushalten meistens Dispersionsfarben verwendet. Ein interdisziplinäres Forschungsteam der Universität Bayreuth hat jetzt zwei typische Dispersionsfarben auf…

Partner & Förderer