MIT macht Keramik und Glas jetzt dehnbar

US-Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben erstmals dehnbares beziehungsweise biegsames Glas und Keramik entwickelt. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes Metamaterial, das in dieser Form auf natürlichem Weg nicht entstehen kann. Diese Werkstoffe haben mikroskopisch kleine Strukturen, die ihnen außergewöhnliche Eigenschaften verleihen. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung lag bisher darauf, dem Basiswerkstoff eine höhere Festigkeit und Steifigkeit zu verleihen. Damit einher ging allerdings ein Nachteil: Die Flexibilität wurde immer geringer.

Kombi aus Streben und Gewebe

Carlos Portela und sein Team haben in einem neuen Metamaterial nun beide Eigenschaften vereint. Der Schlüssel liegt in einer Kombination aus steifen, mikroskopisch kleinen Streben und einer weicheren gewebten Architektur. Dieses von einem 3D-Drucker hergestellte mikroskopische "Doppelnetzwerk" aus einem plexiglasähnlichen spröden Polymer hat ein Material ergeben, das sich auf das Vierfache seiner Größe dehnen lässt, ohne vollständig zu reißen. Im Vergleich dazu ist das Polymer in anderen Formen kaum oder gar nicht dehnbar und zerbricht leicht, sobald es Risse bekommt.

Das Design-Prinzip lässt sich laut den Wissenschaftlern auch auf andere Materialien anwenden, beispielsweise zur Herstellung von dehnbarer Keramik, Glas und Metallen. Aus solchen robusten und dennoch biegsamen Materialien könnten reißfeste Textilien, flexible Halbleiter, Verpackungen für elektronische Chips und haltbare, aber nachgiebige Gerüste hergestellt werden, auf denen Zellen für die Gewebereparatur gezüchtet werden, heißt es.