Dünner als ein Haar - stärker als ein Stahlseil

News: Dünner als ein Haar - stärker als ein Stahlseil

Vielleicht gibt es ihn bald, den unreißbaren Faden, gesponnen aus abertausend winziger Nanoröhrchen. Eine Technik, die auch für die Massenproduktion taugen würde, hat nun ein französisches Forscherteam veröffentlicht. Damit ist es möglich, Fasern mit einem Durchmesser von ungefähr 30 Mikrometern in einer nahezu beliebigen Länge zu produzieren. Sobald das Ausgangsmaterial, die Nanoröhrchen, günstig in großen Mengen zu produzieren ist, steht dem Siegeszug des Superfadens wohl nichts mehr im Wege.

Forscher in aller Welt haben sich in den letzten Jahren ausgiebig mit der Herstellung von Nanoröhren beschäftigt und allenthalben neue Rekorde in Sachen Winzigkeit aufgestellt. Die physikalischen Eigenschaften der filigranen Gebilde sind es auch durchaus wert, dass sich jemand damit eingehend beschäftigt. Nanoröhrchen gelten beispielsweise als ungemein stabil. Man kann kleine Pakete aus ihnen bis zu sechs Prozent ihrer Länge dehnen, ohne dass sie reißen. Ein Garn aus Nanoröhrchen wäre also unglaublich reißfest. Leider gab es bislang keine Methoden, die nanometerdicken und einige Mikrometer langen Winzlinge zu einem richtigen Faden zu spinnen. Ein Papier aus getrockneten Röhrchen, das so genannte "Buckypaper", verlor einen Großteil seiner Reißfestigkeit. Wissenschaftler aus Frankreich haben nun eine Methode vorgestellt, Kohlenstofffasern zu spinnen, die dünner und stärker als die meisten anderen bekannten Materialien sind (Science vom 17. November 2000).

Die Fäden von Brigitte Vigolo und ihren Kollegen vom Centre de Recherche Paul-Pascal in Bordeaux bestehen aus unzähligen einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Die Wissenschaftler vermischten dieses Rohmaterial mit einer Lösung aus Natriumdodecylsulfat, um die einzelnen Röhrchen gleichmäßig zu verteilen. In der richtigen Konzentration hüllt das Lösungsmittel die Nanogebilde ein und vermeidet ein Zusammenklumpen durch die van-der-Waals-Kraft. Im nächsten Schritt injizierten die Forscher die Lösung langsam durch eine dünne Glaskapillare in einen sich schnell drehenden Behälter mit Polyvinylalkohol. Im Alkohol bildete sich schnell ein zusammenhängendes Band aus. Die Forscher vermuten, dass er einen Teil des Natriumdodecylsulfat auf der Oberfläche der Röhrchen ersetzt. Als die Wissenschaftler dieses Gewebe langsam aus dem Bad gezogen haben, kollabierte es zu einer dünnen Faser. Um die Bruchfestigkeit zu demonstrieren, haben sie einen kleinen Knoten in den Faden geknüpft und diesen zugezogen.

Forscher schlagen eine ganze Reihe von möglichen Anwendungsgebieten für die hochfesten Fasern vor. Die Ideen reichen von Superkondensatoren für die Elektrotechnik, über elektrochemisch gesteuerte künstliche Muskel, bis hin zum Wasserstoffspeicher für Brennstoffzellen. Die ungewöhnlichste Idee ist wohl, einen Satelliten über eine solche Faser an unsere Erde zu binden. Aber auch weniger extravaganten Ideen bleibt wohl erst einmal ein Riegel vorgeschoben, solange der Preis für ein Gramm Nanoröhrchen bei gut 2 000 Mark liegt.

Siehe auch

Spektrum Ticker vom 6.11.2000
"Kohlenstoff-Nanoröhren an der Grenze des Machbaren"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 10.11.1999
"Wasserstoff in kleinen Röhrchen"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)
Spektrum Ticker vom 1.9.1998
"Druck und Spannung im Nanomaßstab"
(nur für Ticker-Abonnenten zugänglich)

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