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Materialwissenschaft: Neues Nanomaterial stabil wie Stahl

Forscher haben eine neue Methode entwickelt, um Nanopartikel in einem makroskopischen Film zu vereinen. Im Gegensatz zu vorherigen Versuchen behält das Verbundmaterial nahezu alle positiven Eigenschaften seiner Bestandteile.

Der durchsichtige und extrem leichte Werkstoff ist aus einzelnen Nanoschichten und einem wasserlöslichen Polymer aufgebaut, das wie ein Kleber wirkt. Das Team um Nicholas Kotov von der Universität von Michigan stellte das Material mit einer speziell dafür konstruierten Maschine her, die es Schicht für Schicht entstehen lässt. Zunächst tauchen sie eine Glasstück in eine Polymerlösung, danach in eine Dispersion aus Nanopartikeln. Um einen Film in der Dicke einer Frischhaltefolie zu erzeugen, muss dieser Prozess etwa dreihundert Mal wiederholt werden. Zwischen den einzelnen Schichten und dem Polymergerüst entstehen starke Wasserstoffbrückenbindungen, die dem Material seine enorme Stabilität verleihen. Auch die jeweils gegeneinander versetzten Bausteine tragen dazu bei. Auf diese Weise können auftretende Spannungen ideal in dem Material verteilt werden.

Einzelne nanometergroße Bauteile, wie etwa Nanoröhrchen, sind ungeheuer belastbar. Doch aus ihnen bestehende Materialien waren bislang vergleichsweise schwach. Der von Kotov und seinen Kollegen entwickelte Werkstoff ist nun um eine Größenordnung stabiler als seine Vorgänger. (mp)

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