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Neue Materialien

Ein Gewebe fester als Stahl

Fester als Stahl und dennoch flexibel - das sind Werkstoffe, von denen Wissenschaftler und Produzenten träumen. Japanische Forscher haben nun ein derartiges Gewebe entwickelt.
Das Hydrogel-Gewebe ist stärker als Stahl

Hydrogele gehören zu "heißesten" neuen Materialien, an denen Werkstoffwissenschaftler gegenwärtig arbeiten: Die Wasser enthaltenden, aber wasserunlöslichen Polymere versprechen zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten in der Medizin oder der Robotik. Andererseits fehlt ihnen für bestimmte Produkte noch die Belastbarkeit, weshalb sie nicht dauerhaft einsetzbar sind. Eine Entwicklung von Jian Ping Gong von der Universität Hokkaido und seinem Team überwindet offensichtlich diese Hindernisse. Die Forscher haben ein Hydrogelgewebe geschaffen, das fünfmal fester als Kohlenstoffstahl sein soll, aber gleichsam flexibel bleibt – man kann den Stoff weiterhin biegen und dehnen, ohne dass er reißt oder bricht.

Ihren Faserverbundwerkstoff (FRSC) erzeugten Ping Gong und Co, indem sie ein Hydrogel mit hohem Wasseranteil mit Glasfasern kombinierten. Dabei entstanden zusätzlich zu den ionischen Bindungen im Hydrogel selbst noch weitere zwischen dem Polymer und den Fasern. Das neue Material zeichnete sich dann durch hohe Belastbarkeit und Bruchfestigkeit aus – es konnte also große Gewichte aushalten, ohne zu zerbröseln –, wobei die Glasfasern für die Beständigkeit sorgten. Je fester die Wissenschaftler das Hydrogel im Labor machten, desto beständiger wurde der Verbundstoff. Ihr Verfahren könne daher vielleicht auch bei anderen weichen Materialien wie Gummi oder Kautschuk zum Einsatz kommen, so Ping Gong. Letztlich war ihr neues Material 25-mal härter als Glasfasern allein, 100-mal widerständiger als das Hydrogel und eben fünfmal fester als Kohlenstoffstahl. Damit wird nun Weg langsam frei, Hydrogelgewebe in der Medizin, für Kleidung oder für technische Konstruktionen einzusetzen.

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