So manchen Flugpassagier beschleicht ein mulmiges Gefühl, wenn er aus dem Fenster schaut und ihm das turbulente Auf und Ab der Tragflächen ziemlich viel Vertrauen abverlangt. Dass die Flügel dennoch eine hohe Steifigkeit aufweisen, ist vor allem der Geometrie der Bauteile und deren Beschaffenheit zu verdanken. So verbauen die Ingenieure leichte Verbundwerkstoffe und formen sie zu ausgeklügelten Geometrien.

Allerdings ist die Steifigkeit auf diese Weise nur begrenzt steigerbar. Möchte man über das Limit hinausgehen, stehen nur schwerere oder teurere Werkstoffe zur Verfügung. Doch Roderic Lakes aus der Mechanics & Materials Research Group der University of Wisconsin-Madison stieß auf ein verblüffendes Phänomen, mit dem sich die Steifigkeit kräftig steigern ließe - und zwar mit Substanzen, die alles andere als elastisch sind.

Der Wissenschaftler setzt auf plastisch verformbare Stoffe, die im Verbund mit einem elastischen Material die Steifigkeit von Flugzeugflügeln, Brückenkonstruktionen oder Skiern steigern könnte. In einer numerischen Simulation berechnete Lakes die Eigenschaften so eines Verbundmaterials und beobachtete dabei Merkwürdiges. Denn kleine, kugelige Einschlüsse eines plastisch verformbaren Materials können im Verbund mit einem elastischen Stoff bei bestimmten geometrischen Anordnungen zu insgesamt besseren Elastizitätseigenschaften führen.

Die Verformung ist ein irreversibler Vorgang, wenn man beispielsweise auf eine Getränkedose tritt, bleibt sie dauerhaft deformiert. Im Verbund mit einem elastischen Material bleiben die kleinen, blasenförmigen Einschlüsse der deformierbaren Anteile jedoch erhalten und können eine dauerhaft erhöhte Steifigkeit des Verbundes bedingen. Die elastische Matrix stützt das deformierbare Material und erhält seine Geometrie. Die Einschlüsse vermögen Energie zu absorbieren und wirken deshalb wie Stoßdämpfer, weshalb sich ein solches Verbundmaterial besonders im Flugzeug- und Fahrzeugbau bewähren könnte.