Besser als Kevlar und Stahl 02.12.2014, 08:33 Uhr

Absorbiert kinetische Energie: Graphen fängt Kugeln ab

Einmal mehr macht Graphen als Wundermaterial von sich reden: Jetzt soll das superleichte Material aus einlagig angeordneten Kohlenstoff-Atomen auch noch Kugeln abfangen. Könnten Polizei und Soldaten künftig also ultraleichte schusssichere Schutzanzüge tragen? Wissenschaftler der Universität von Massachusetts-Amherst haben herausgefunden, dass Graphen Projektile erheblich besser abfängt als Kevlar-Kunstfasern oder Stahl. 

Kugelsichere Westen für die Polizei könnten künftig möglicherweise aus ultraleichtem Graphen hergestellt werden.

Kugelsichere Westen für die Polizei könnten künftig möglicherweise aus ultraleichtem Graphen hergestellt werden.

Foto: Bernd Wüstneck/dpa

Das Team um den Wissenschaftler Jae-Hwang Lee von der Universität von Massachusetts hat ballistische Tests in Miniaturformat entwickelt und durchgeführt, um die Kugelabfangenden Eigenschaften von Graphen zu untersuchen. Das Team nutzte einen Pulslaser, um Goldfasern zu verdampfen, die dadurch wie Schießpulver wirkten. Mikroskopisch kleine Kugeln wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 3000 Metern pro Sekunde auf 10 bis 100 Nanometer dicke Schichten aus übereinander gelegten Graphen-Lagen katapultiert. Das entspricht laut einem Bericht von Engadget etwa der dreifachen Mündungsgeschwindigkeit eines Projektils aus einem M16-Gewehr.

Zweimal besser als Kevlar und zehnmal besser als Stahl

Unter dem Elektronenmikroskop konnten die Forscher beobachten, wie die Graphen-Schichten die kinetische Energie beim Aufprall eines Teilchens absorbierten: Das Material dehnte sich kegelförmig aus, bevor es von der Stelle des Aufschlags aus radial nach außen zerriss. Auf der Basis ihrer Ergebnisse konnten die Wissenschaftler hochrechnen, dass Graphen dem Aufprall einer Kugel acht- bis zehnmal stärker widersteht als Stahl und doppelt so stark ist wie die Kunstfasern, die unter dem Markennamen Kevlar üblicherweise in beschusshemmenden Westen eingesetzt werden.

Struktur von Graphen: Das Material hat in einem wissenschaftlichen Versuch dem Aufprall einer Kugel acht- bis zehnmal stärker widerstanden als Stahl.

Struktur von Graphen: Das Material hat in einem wissenschaftlichen Versuch dem Aufprall einer Kugel acht- bis zehnmal stärker widerstanden als Stahl.

Quelle: NASA

Stellenangebote im Bereich Forschung & Entwicklung

Forschung & Entwicklung Jobs
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
R&D Manager (w/m/d) für die Entwicklung von medizinischen Kunststoffeinmalartikeln B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
MARTIN BRAUN Backmittel und Essenzen KG-Firmenlogo
Head of Production / Leitung Lebensmittelproduktion (m/w/d) MARTIN BRAUN Backmittel und Essenzen KG
Hannover Zum Job 
THD - Technische Hochschule Deggendorf-Firmenlogo
Wissenschaftlicher Mitarbeiter / Wissenschaftliche Mitarbeiterin (m/w/d) als Entwicklungsingenieur/Entwicklungsingenieurin auf dem Gebiet der additiven Fertigung Metall THD - Technische Hochschule Deggendorf
Parsberg Zum Job 
Siegfried PharmaChemikalien Minden GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur Mehrprodukte-Betrieb (w/m/d) Siegfried PharmaChemikalien Minden GmbH
Fresenius Kabi Deutschland GmbH-Firmenlogo
Process Expert Injection Molding / Ingenieur Spritzguss - Expertenlevel (m/w/d) Fresenius Kabi Deutschland GmbH
Bad Hersfeld Zum Job 
HygroMatik GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur für Hard- und Softwarelösungen (m/w/d) HygroMatik GmbH
Henstedt-Ulzburg Zum Job 
Leuze electronic GmbH + Co. KG-Firmenlogo
Experienced Mechanical Engineer (m/f/x) Leuze electronic GmbH + Co. KG
Owen bei Kirchheim / Teck Zum Job 
Delta-X GmbH-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) - Schwerpunkt: Simulation von Innenraumklima Delta-X GmbH
Stuttgart Zum Job 
Amcor Flexibles Singen GmbH-Firmenlogo
Teamleiter Prozessingenieure / Prozessingenieur (m/w/d) Amcor Flexibles Singen GmbH
Christoph Miethke GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Produktionsingenieur*in Automatisierung (w/m/d) Christoph Miethke GmbH & Co. KG
Potsdam Zum Job 
IMS Röntgensysteme GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/i) für digitale Inspektionssysteme IMS Röntgensysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Energyminer GmbH-Firmenlogo
Elektroingenieur (m/w/d) für die Entwicklung innovativer Elektrotechnik für Erneuerbare Energien Energyminer GmbH
Gröbenzell Zum Job 
Schumacher Precision Tools GmbH-Firmenlogo
Maschinenbau-Ingenieur auf Führungsebene (m/w/d) (z. B. Bachelor oder Master im Maschinenbau) Schumacher Precision Tools GmbH
Remscheid Zum Job 
Rimowa GmbH-Firmenlogo
Senior Project Manager R&D (m/f/d) Rimowa GmbH
AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Senior Device Mechanical Engineer (all genders) AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Referent für Standardisierung und Förderprogramme / Wissenschaftlicher Mitarbeiter (m/w/d) VIVAVIS AG
Ettlingen Zum Job 
JUMO GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Teamleiter Elektronikentwicklung (m/w/d) JUMO GmbH & Co. KG
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/i) Systemsoftware IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Ott GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Applikations- und Entwicklungsingenieur (m/w/d) Ott GmbH & Co. KG
Deißlingen Zum Job 
Wirtgen GmbH-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) im Bereich Gleitschalungsfertiger Wirtgen GmbH
Windhagen Zum Job 

Jae-Hwang Lee und sein Team gehen davon aus, dass man Graphen mit anderen Stoffen kombinieren könnte, um das Zersplittern des Materials zu verhindern oder einzudämmen. Problematisch dürfte jedoch vor allem sein, dass Graphen schwer zu bekommen und die Herstellung vergleichsweise teuer ist.

Diverse Anwendungsbereiche

Graphen besteht aus nur einer Lage honigwabenförmig angeordneter Kohlenstoff-Atome. Graphenfolien oder -platten sind stabil, transparent, flexibel, leitfähig und natürlich superleicht. Aufgrund der Kombination seiner Eigenschaften gilt das zweidimensionale Material als Werkstoff, der die Technikwelt revolutionieren könnte. Die potenziellen Anwendungsbereiche sind vielseitig und reichen vom Einsatz in Displays und Touchscreens über Solarzellen und Batterien bis hin zu Sensoren und Leichtbau.

 

Ein Beitrag von:

  • Susanne Neumann

    Susanne Neumann ist Webjournalistin. „Inhalt mit Anspruch“ ist das Motto der freien Journalistin und Online-Redakteurin. Sie steht für gründliche Recherche, eine verständliche Darstellung auch komplizierter Sachverhalte und Freude am Thema. Sie hat  Politik-, Theater-, und Kommunikationswissenschaften studiert.

Themen im Artikel

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.