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Biegsame Keramik: Nanofolie zum Anfassen

Den Kontakt mit dem Forscherfinger übersteht kaum ein echtes Nanomaterial. Anders diese seifenhautdicke Folie. Ihre Widerstandskraft liegt in der Struktur begründet.
Folie aus AluminiumoxidLaden...

Viele Stoffe lassen sich in extrem geringer Dicke herstellen – prominentestes Beispiel ist das Graphen, das mitunter nur eine einzige Lage von Kohlenstoffatomen dick ist. Aber wie jeder vom Umgang mit Frischhaltefolie wissen dürfte, verkrumpeln solche Häutchen sehr leicht und kleben zudem an nahezu jedem Gegenstand fest. Ein Material, das Wissenschaftler der University of Pennsylvania nun vorstellen, soll von diesen Problemen jedoch nicht betroffen sein.

Manipulation der FolieLaden...
Biegetests mit der Folie | Zwischen 25 und 100 Nanometer sind die Folien dick, die das Team herstellte. Selbst bei starker Verbiegung federn sie wieder in ihre Ausgangsform zurück. Erkennbar wird in der Aufnahme auch das bienenwabenförmige Muster, das dem Aluminiumoxid aufgeprägt ist. Die lange Kante des Streifens beträgt ungefähr einen Millimeter.

Möglich macht es seine Struktur: Das Entwicklerteam um Igor Bargatin dampfte feinste Schichten von Aluminiumoxid auf einen bienenwabenförmigen Träger aus Silizium auf und entfernte diesen dann wieder. Zurück bleibt ein vergleichsweise stabiles Häutchen, das trotz seiner teils nur 25 Nanometer messenden Dicke die Form behält, wenn man es verbiegt. Die Forscher greifen dabei auf ein ähnliches Prinzip wie beim Wellblech zurück, das auch erst durch seine spezielle Form die nötige Steifigkeit erhält. Nur dass Bargatin und Team statt Wellen eine Bienenwabenstruktur verwenden. Dies habe außerdem den Vorteil, dass sich Risse nicht ungehindert ausbreiten, schreiben die Forscher.

Bargatin und Kollegen berichten, dass sie Folien mit einer Seitenlänge von bis zu zwei Zentimetern hergestellt hätten. Diese würden weder zusammenknicken noch sich von selbst aufrollen, wie es bei solchen Materialien sonst häufig der Fall ist. Ihre Folie lässt sich offenbar sogar unbeschadet in die Hand nehmen. Ein schwerer Rahmen, wie man ihn sonst verwendet, um die dünnen Häutchen aufzuspannen und vor der Zerstörung zu bewahren, sei folglich nicht notwendig; dadurch kann das Aluminiumoxid sein geringes Gewicht voll ausspielen. Ein Quadratmeter dieser Folie würde unter 0,4 Gramm wiegen. Von konkreten Einsatzplänen schreiben die Forscher nichts, denkbar seien Anwendungen bei der Entwicklung von Metamaterialien, in der Messtechnik oder auch bei der Herstellung von hauchdünnen Flügeln für robotische Insekten.

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