Ultradünnes Acrylmaterial 30.04.2013, 11:31 Uhr

Amerikanische Forscher entwickeln superstarke robuste Nanofaser

Die neuartige Nanofaser, die amerikanische Wissenschaftler entwickelt haben, verbindet zwei gegensätzliche Eigenschaften: Stärke und Zähigkeit. Die ultradünne Faser aus einem acrylähnlichen Material könnte zum Beispiel Flugzeugteile leichter und sicherer machen.

Ein Bündel ultrastarker Nanofasern unter dem hochauflösenden Elektronenmikroskop.

Ein Bündel ultrastarker Nanofasern unter dem hochauflösenden Elektronenmikroskop.

Foto: Yuris Dzenis

Wer konventionelle Werkstoffe verbaut, muss sich normalerweise entscheiden. Soll die Struktur besonders stark sein, also große Lasten tragen können, oder soll sie besonders robust und zäh sein, also Verformungen standhalten können. Ein Porzellanteller ist stark genug, um Berge von Essen tragen zu können, zerbricht aber sofort, wenn er zu Boden fällt. Ein Gummiball dagegen ist leicht aus der Form zu bringen, zerbricht aber nicht. Beide Eigenschaften in einem einzigen Material unterzubringen, war bislang äußerst schwierig.

Amerikanischen Wissenschaftler ist dies nun gelungen. Yuris Dzenis, Professor für Maschinen- und Werkstofftechnik an der University of Nebraska-Lincoln und sein Team haben eine Nanofaser entwickelt, die dünner, stärker und zäher ist als andere Werkstoffe. Die superdünne Nanofaser besteht aus Polyacrylonitril, einem dem Acryl verwandten synthetischen Polymer. Mittels der sogenannten „Electrospinning-Technik“ wird aus der Polymer-Lösung und elektrischer Hochspannung ein winziger flüssiger Strahl erzeugt: eine endlose Nanofaser.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Die hauchdünne Faser hat außergewöhnlich ungeordnete Strukturen

Die Wissenschaftler waren überrascht, dass diese Faser, die so dünn war, wie keine zuvor, nicht nur außergewöhnlich stark, sondern auch besonders zäh wurde. Yuris Dzenis und sein Team vermuten, dass die besonderen Eigenschaften der neuen Nanofaser mit den ungeordneten Strukturen in ihrem Inneren zu tun hat.

Professor Yuris Dzenis.

Professor Yuris Dzenis.

Quelle: Craig Chandler

Durch diese geringe Kristallinität bleiben Molekülketten beweglicher und können auf das Material einwirkende Energie besser aufnehmen. Gerade diese unkristallisierten, also unorganisierten Bereiche, sind größer als bei ähnlichen Materialien und bewirken die herausragenden Eigenschaften der neuen Nanofaser.

„Was immer aus Verbundwerkstoffen gefertigt wird, könnte von unseren Nanofasern profitieren“, glaubt Yuis Dzenis. Anwendungsgebiete sieht er unter anderem im Flugzeugbau. Hier wird das Bruchrisiko von Kompositmaterialien meist durch den Verbau von mehr Material kompensiert. Das Flugzeug wird stabiler, aber auch schwerer. „Wenn Strukturwerkstoffe robuster wären, könnte man die Produkte leichter und dennoch sicher machen“, sagt Dzenis. Auch Schutzkleidung aus Nanofasern, wie kugelsichere Westen, könnten die Forscher sich vorstellen. Die Spezialwesten müssen robust genug sein, dass ein Geschoss sie nicht durchschlägt und gleichzeitig stark genug, um Verformungen standzuhalten.

 

Ein Beitrag von:

  • Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck

    Gudrun von Schoenebeck ist seit 2001 journalistisch unterwegs in Print- und Online-Medien. Neben Architektur, Kunst und Design hat sie sich vor allem das spannende Gebiet der Raumfahrt erschlossen.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.