Nature Materials: Weltweit kleinstes Fachwerk

3-D-Fachwerk mit Streben von kaum 200 Nanometer Durchmesser aus glasartigem Kohlenstoff zeigt höhere spezifische Festigkeit als die meisten Feststoffe

Erst unter dem Mikroskop kann man das weltweit kleinste Fachwerk erkennen, dessen Strebendurchmesser 0,2 und die Gesamtgröße rund 10 Mikrometer betragen (Foto: Jens Bauer, KIT).

Das kleinste von Menschen gemachte Fachwerk haben Forscher des KIT nun in der Fachzeitschrift Nature Materials vorgestellt (DOI: 10.1038/nmat4561). Mit Strebenlängen von unter einem Mikrometer und Strebendurchmessern von 200 Nanometern sind seine Bauteile aus glasartigem Kohlenstoff rund einen Faktor fünf kleiner als vergleichbare sogenannte Metamaterialien. Durch die kleine Dimension werden bisher unerreichte Verhältnisse von Festigkeit zu Dichte erzielt.

Metamaterialien sind Stoffe, deren Struktur im Größenbereich von Mikrometern (millionstel Meter) gezielt so geplant und hergestellt werden, dass sie mechanische oder etwa optische Eigenschaften besitzen, die unstrukturierte Feststoffe prinzipiell nicht erreichen können. Beispiele sind Tarnkappen, die Licht, Schall oder Wärme um Objekte herum leiten, Materialien, die kontra-intuitiv auf Druck und Scherung reagieren oder Leichtbau-Nanowerkstoffe, die hohe spezifische Stabilität aufweisen.

Mikrostrukturierte Materialien dienen oft zur Isolation oder als Stoßdämpfer. Offenporige Stoffe können als Filter in der chemischen Industrie genutzt werden. Metamaterialien haben auch außergewöhnliche optische Eigenschaften, die in der Telekomunikation eingesetzt werden können. Glaskohlenstoff ist ein hochtechnologischer Werkstoff aus reinem Kohlenstoff, der glasartige keramische Eigenschaften mit denen des Graphits vereint. Er ist als Werkstoff in Elektroden von Batterien oder Elektrolyseanlagen interessant.

Ausführliche Informationen in der Pressemitteilung des KIT.

kes / del, 03.02.2016