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19.07.2016

3-D-Druck bringt Nanomaterialien in die Makro-Welt

Forscher drucken extrem leichte und elastische Metallstruktur

Das Bild zeigt eine Probe des Meta-Materials auf Basis einer hierarchischen 3-D-Struktur | © Virginia Tech

Ein häufig zitiertes Beispiel für die besonderen Eigenschaften von Nanomaterialien ist Graphen: Das nur aus einer Atomlage bestehene Geflecht von Kohlenstoffatomen ist hundertmal stärker als Stahl – aber eben nur auf der Nanoebene. Versucht man es in die Makrowelt hinein zu skalieren, verliert es seine Eigenschaften weitestgehend. Das scheint aber nicht zwingend der Fall zu sein. Forschern der Virginia Tech in den USA ist es nun erstmals gelungen, ein Nanomaterial über sieben Größenordnungen zu skalieren, ohne dass dessen Eigenschaften verloren gingen.

Xiaoyu Zheng | © Virginia Tech

Bei dem Material handelt es sich um ein metallisches Gerüst aus winzigen Röhrchen, deren Struktur sich hierarchisch auf mehreren Ebenen wiederholt - ähnlich wie bei fraktalen Formen. Das Ergebnis ist ein Material, das gleichzeitig leicht, sehr stabil, aber in einer bestimmten Richtung auch extrem elastisch ist. Die Entwickler rund um den Assistant Professor of mechanical Engineering Xiaoyu Zheng sehen ein enormen Potenzial für das Material vor allem im Bereich des Leichtbau.

Entscheidend für die Erzeugung der hierarchischen 3-D-Strukturen war dem Vernehmen nach die Entwicklung eines speziellen 3-D-Druckprozesses, über dessen Details sich die Forscher aber ausschweigen.

Ein Forschungsaufsatz zu der Entwicklung ist unter dem Titel »Multiscale metallic metamaterials« bei Nature Materials erschienen.


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