Neues Metamaterial ist mal steif, mal flexibel
EPFL-Wissenschaftler realisieren eine gezielte Steuerung der Eigenschaften im Magnetfeld
 |
Muster aus programmierbarem Metamaterial (grün) (Foto: Alain Herzog, epfl.ch/en) |
Lausanne (pte027/21.01.2021/12:30)
Ein Material, das seine Eigenschaften gewissermaßen auf Knopfdruck ändert, hat Tian Chen entwickelt. Der Post-Doc arbeitet und forscht an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Lausanne https://www.epfl.ch/en/, und zwar parallel an den Instituten Flexible Structures unter der Leitung von Pedro Reis und dem Geometric Computing unter der Leitung von Mark Pauly.
[b]Verstauchter Knöchel lässt sich leichter behandeln[/b]
„Ich habe mich gefragt, ob es eine Möglichkeit gibt, die innere Geometrie eines Materials nach seiner Herstellung zu ändern“, sagt Chen. „Die Idee war, ein einziges Material zu entwickeln, das eine Reihe von physikalischen Eigenschaften wie Steifheit und Festigkeit aufweist, damit es nicht ausgetauscht werden muss, wenn sich die Anforderungen ändern.“ Wer sich beispielsweise den Knöchel verstaucht müsse zunächst eine steife Schiene tragen. Im Laufe des Heilungsprozesses benötige der Knöchel mehr Bewegungsfreiheit. Dann müsse die Schiene ausgetauscht werden. Mit dem neuen Metamaterial, also einem Werkstoff, der in der Natur nicht vorkommen kann, lasse sich die starre in eine flexiblere Schiene umwandeln.
Das Metamaterial basiert auf einem Gemisch aus Siliziumpulver und feinsten magnetischen Partikeln. Dieses wird durch Erhitzen zu einem zunächst starren Werkstoff, der aus unzähligen magnetisch beeinflussbaren Zellen besteht. Jede könne durch ein Magnetfeld angesteuert werden. In der Folge verändere es seine mechanischen Eigenschaften. Chen vergleicht das mit dem Beschreiben oder gezielten Löschen einer Festplatte. Dabei werden die Pole der Magnete Bit für Bit verändert.
[b]M-Bits lassen sich ein- und ausschalten[/b]
Die Zellen nennt Chen M-Bits. Sie lassen sich ein- und ausschalten, sodass das Material mal steifer, mal flexibler ist. Tests zeigten, dass es so programmiert werden kann, dass verschiedene Grade von Steifheit und Flexibilität erreichbar sind, gerade so, wie es aktuell benötigt wird. Er stützte sich auf Methoden aus der Informatik und aus dem Maschinenbau. „Das macht sein Projekt zu etwas Besonderen“, sagt Pauly.
Voll des Lobes ist auch Reis. Erstmals sei es gelungen, ein umprogrammierbares Metamaterial zu entwickeln. Es eröffne attraktive Möglichkeiten für die Forschung und die Industrie.
(Ende)| Aussender: | pressetext.redaktion |
| Ansprechpartner: | Wolfgang Kempkens |
| Tel.: | +43-1-81140-300 |
| E-Mail: | kempkens@pressetext.com |
| Website: | www.pressetext.com |
