Neues Material wird durch Vibration fester
Gel lässt sich laut Experten der University of Chicago für zuverlässigere Klebstoffe verwenden
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Material, das überraschend fester wird (Z. Wang et al., Nature Materials) |
Chicago (pte019/11.03.2021/11:30)
Ein Material, das durch Vibrationen nicht geschwächt, sondern völlig unüblich fester wird, haben Forscher der Pritzker School of Molecular Engineering entwickelt, die zur University of Chicago https://www.uchicago.edu/ gehört. Es könnte zur Entwicklung von neuartigen Klebstoffen führen, die zuverlässiger sind als die, die heute verwendet werden. Auch für Implantate lässt es sich möglicherweise einsetzen, weil sie sich da verstärken, wo die Belastung am größten ist. Das Forschungsergebnis veröffentlichte Assistenzprofessor Aaron Esser-Kahn in der renommierten Fachzeitschrift Nature Materials.
[b]Normales Verhalten auf den Kopf gestellt[/b]
Das aufsehenerregende Material ist im Grunde ein Gel, also relativ weich und nachgiebig. Unter dem Einfluss von Vibrationen wird es bis zu 66 Mal fester. „Jedes andere Material wird schwächer, wenn es vibriert", sagt Esser-Kahn. „Wir sind die ersten, die dieses Verhalten umkehren und zeigen, dass sich ein Material durch mechanische Vibration verstärken kann."
Esser-Kahn und sein Team hatten die Idee, piezoelektrisch aktive Werkstoffe in das Gel zu integrieren. Diese erzeugen elektrische Energie, wenn sie unter Druck geraten. Bekannt ist der Effekt aus Feuerzeugen. Wenn man den Auslöser herunterdrückt, wird ein Kristall zusammengepresst.Die dabei freiwerdende Energie entlädt sich in einem Funken . Dieser Effekt könnte innerhalb des Gels dazu führen, dass es sich neu ordnet, dachten die Forscher.
[b]Piezoeffekt löst innere Vernetzung aus[/b]
Das Team testete Dutzende Materialkombinationen, ehe es die fand, die den gewünschten Effekt auslöste: Ein Kunststoffgel, dem sie Chemikalien aus der Thiole-Familie sowie als piezoelektrische Wirkstoffe Zinkoxidpartikel untermischten. Wenn dieses Material Vibrationen ausgesetzt wird, löst die erzeugte elektrische Energie eine zusätzliche Vernetzung der Bestandteile aus. Die Folge ist eine Verstärkung.
Wichtig sei vor allem eine Verbesserung von Klebstoffen. „In vielen Fällen sind sie die Ursache für ein Versagen von Bauteilen", sagt Esser-Kahn. Klebstoffe auf der Basis des neuen Materials würden nicht versagen, wenn sie stark beansprucht würden, sondern ihre Haftwirkung noch verstärken. Man könne sich sogar vorstellen, Gebäudeteile damit auszustatten. Diese würden dann mit dem Alter immer stabiler.
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