Forscher entwickeln neues Material mit eigentlich unvereinbaren Eigenschaften

(Bildquelle: Pixabay/Dabinielson)

Möchten Sie lieber gegen eine Mauer oder eine Matratze laufen? Diese Frage stellt die Universität Amsterdam in einem aktuellen Artikel. Was fast schon nach einer scherzhaften Frage klingt, hat einen spannenden Hintergrund.

Eine Mauer ist steif und starr, kann Vibrationen und Stöße allerdings nicht gut absorbieren. Eine Matratze hingegen ist weich und kann von außen einwirkende Kräfte gut abfedern. Dafür wiederum gibt sie unter Druck nach.

Die Forscher der Universität Amsterdam wollten nun ein Material kreieren, das diese zwei eigentlich unvereinbaren Eigenschaften miteinander verbindet: Ein Material, das flexibel genug ist, um Vibrationen absorbieren zu können und gleichzeitig steif genug ist, um unter Druck nicht zu kollabieren. Und das ist ihnen offenbar gelungen.

Zur Demonstration zeigen die Forscher ein Modell aus Metallstreifen. (Bildquelle: UvA)

Zugegeben, das Metallgerüst im Bild oben sieht nicht sonderlich spannend aus. Es soll aber demonstrieren, um was es den Forschenden geht: Werden beispielsweise dünne, biegsame Metallstreifen so miteinander verbunden, entsteht ein Gerüst, das gleichzeitig stabil wie ein Quader ist, aber dennoch Vibrationen und Stöße abfangen kann wie eine Feder. Etwas eindrucksvoller ist die folgende Simulation:

1:47 Neue Materialklasse entwickelt - Ist gleichzeitig steif und vibrationsdämpfend

In dem Video oben ist eine Konstruktion aus Gummi zu sehen, die verschiedenen Belastungen ausgesetzt wird – einmal 0,2 G und einmal 1,0 G. Den Forschern zufolge lässt sich Vergleichbares mit sämtlichen biegsamen Materialien realisieren.

David Dykstra, Hauptautor der Veröffentlichung, beschreibt es wie folgt:

Wir haben herausgefunden, dass der Trick darin besteht, Materialien zu verwenden, die sich verbiegen, wie etwa dünne Metallbleche. Wenn sie auf geschickte Weise zusammengesetzt werden, können Konstruktionen aus solchen gewölbten Blechen Schwingungen hervorragend absorbieren - gleichzeitig bleibt aber ein Großteil der Steifigkeit des Materials, aus dem sie bestehen, erhalten.

Ein weiterer Vorteil dieses Materials beziehungsweise dieser Materialklasse ist, dass die einzelnen Elemente sehr dünn sein können, wodurch eine Menge Gewicht eingespart werden kann. Letzteres erinnert stark an das Prinzip der Wabenstruktur.

Für was soll das neue Material gut sein?

Laut den Forschern lässt sich das neue Metamaterial in vielen Bereichen einsetzen. Als Beispiel nennen sie die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt. Grundsätzlich sei das Prinzip auf alle Größenordnungen anwendbar. Hierzu noch einmal Dykstra:

Der Mensch baut gerne Dinge - kleine und große Dinge - und wir wollen fast immer, dass diese Strukturen leicht sind. Wenn dies mit Materialien erreicht werden kann, die sowohl steif als auch stoßdämpfend sind, können viele bestehende Konstruktionen verbessert werden und viele neue Konstruktionen werden möglich. Die Anwendungsmöglichkeiten sind wirklich grenzenlos!

Was sagt ihr? Ist das eine spannende Entwicklung für euch, oder findet ihr das eher vorhersehbar? Schreibt es uns gerne in die Kommentare!