Saarländer entwickeln Spezialfolie 10.04.2017, 12:40 Uhr

Dieser Fetzen ist kein verbranntes Papier, sondern ein Supraleiter

Ganz neue Möglichkeiten für Supraleiter könnte die Entwicklung von Saarbrücker Forschern eröffnen. Vor allem in der Medizintechnik wäre die Spezialfolie ein großer Gewinn. Und auch ein neuer Schub für das legendäre Hoverboard?

Auf den ersten Blick unscheinbar: Was wie ein verbranntes Stück Papier aussieht, ist ein hauchdünner Supraleiter, den das Team von Uwe Hartmann (r.) – hier mit Doktorand XianLin Zeng – entwickelt hat.

Auf den ersten Blick unscheinbar: Was wie ein verbranntes Stück Papier aussieht, ist ein hauchdünner Supraleiter, den das Team von Uwe Hartmann (r.) – hier mit Doktorand XianLin Zeng – entwickelt hat.

Foto: Oliver Dietze/Universität des Saarlandes

Uwe Hartmann hat richtig Spaß daran, die neuartige Supraleiterfolie zu präsentieren. Wie ein Fetzen Papier, den man in einer Petrischale verkokeln ließ, sieht das Ding aus. Wer aber die Eigenschaften dieses Fetzens kennt, der schaut ihn doch deutlich respektvoller an: Es ist ein Supraleiter, also ein Material, das elektrischen Strom ohne jeden Widerstand und damit ohne Verluste durchlässt.

Supraleiter-Folie: Die Forscher haben Fasern mit supraleitenden Nanodrähten zu einem Stoff verwebt, der hauchfein, biegsam und flexibel ist wie Frischhaltefolie.

Supraleiter-Folie: Die Forscher haben Fasern mit supraleitenden Nanodrähten zu einem Stoff verwebt, der hauchfein, biegsam und flexibel ist wie Frischhaltefolie.

Foto: Oliver Dietze/Universität des Saarlandes

Normalerweise sind Supraleiter starr, spröde und haben eine hohe Dichte. Anders gesagt: Sie sind schwer und unbeweglich. Dass das ihre Anwendungsmöglichkeiten einschränkt, liegt nahe. Die neuartige Folie aber ist „hauchfein, biegsam und flexibel wie Frischhaltefolie“, sagen die Saarbrücker Forscher. Eine Arbeitsgruppe unter Leitung von Hartmann hat das Material entwickelt.

Tausendmal dünner als ein Haar

Die Experimentalphysiker nutzten dafür die Methode des so genannten Elektrospinnens, das üblicherweise für die Herstellung von Kunststoffen eingesetzt wird. „Wir pressen dabei einen flüssigen Ausgangsstoff durch eine sehr feine Düse, die unter elektrischer Spannung steht. Heraus kommen Nanodraht-Fäden, die tausendmal dünner sind als ein Haar – etwa 300 Nanometer und weniger. Danach erhitzen wir das Geflecht so, dass Supraleiter in der richtigen Zusammensetzung entstehen“, erklärt der beteiligte Wissenschaftler Dr. Michael Koblischka, Wissenschaftler in Hartmanns Arbeitsgruppe.

Die dünne Supraleiter-Folie macht neue Nano-Beschichtungen etwa für den Weltraum oder die Medizin möglich. Doktorand XianLin Zeng aus dem Team von Uwe Hartmann hat die Folie mitentwickelt.

Die dünne Supraleiter-Folie macht neue Nano-Beschichtungen etwa für den Weltraum oder die Medizin möglich. Doktorand XianLin Zeng aus dem Team von Uwe Hartmann hat die Folie mitentwickelt.

Foto: Oliver Dietze/Universität des Saarlandes

Größter Vorteil des neuen Materials ist neben der Flexibilität das geringe Gewicht – laut Hartmann nur etwa ein Hundertstel eines gewöhnlichen Supraleiters. Das mache sie im Übrigen auch kostengünstiger. Auch deshalb könne die Folie beispielsweise in der Raumfahrt oder auch in der Medizintechnik gefragt sein. Letztere kommt ja schon heute nicht ohne Supraleiter aus: Da sie extrem starke Magnetfelder ermöglichen, finden sie sich beispielsweise in jedem MRT. Auch bei der Hirnstrommessung und anderen diagnostischen Verfahren kommt die Technik zum Einsatz, und auch moderne Teilchenbeschleuniger sind ohne sie nicht denkbar.

Mikroskopische Aufnahme der Nanodrähte.

Mikroskopische Aufnahme der Nanodrähte.

Foto: Arbeitsgruppe Uwe Hartmann/Universität des Saarlandes

Dennoch sind der praktischen Nutzung im großtechnischen Maßstab immer noch enge Grenzen gesetzt – und das mehr als 100 Jahre nach der Entdeckung des Phänomens. Das liegt zum einen an der besagten hohen Dichte, aber vor allem daran, dass bis dato enorme Kälte notwendig ist, damit ein Supraleiter funktioniert. Auch die Saarbrücker Forscher müssen für ihre Folie Temperaturen von minus 200 °C erzeugen. Nur dann könne sie beispielsweise „als Beschichtung elektromagnetische Felder abschirmen, in flexiblen Kabeln zum Einsatz kommen oder für reibungsfreies Gleiten sorgen“.

Neue Chance für das Hoverboard?

Reibungsfreies Gleiten? Da war doch was? Stimmt, erst vor knapp zwei Jahren hatten Forscher nachgewiesen, dass das „Hoverboard“ aus dem Klassiker „Zurück in die Zukunft“, dieses schwebende Skateboard, dank starken Magnetfeldes tatsächlich funktionieren kann. Der ganz große Durchbruch des Supraleiters wird aber erst gelingen, wenn ein Material gefunden wird, das schon bei deutlich höheren Temperaturen verlustfrei Strom durchleitet. Daran arbeiten Forscher unter anderem an der Universität Duisburg-Essen, wo es manchmal eher wie in einer Disco zugeht.

Hoverboard auf dem Parcours: In das Board sind Supraleiter in flüssigem Stickstoff integriert, in den Asphalt Permanentmagnete. 

Hoverboard auf dem Parcours: In das Board sind Supraleiter in flüssigem Stickstoff integriert, in den Asphalt Permanentmagnete. 

Foto: Lexus International

Von Werner Grosch

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