Extrem fein, dabei unglaublich stark: Garn aus Nanoröhrchen

Extrem haltbare Kevlar-Fasern bekommen Konkurrenz. Nanoröhrchen aus Kohlenstoff können theoretisch ein Vielfaches an Belastung aushalten und bisher unerreicht weit gespannte Brücken oder bessere, schusssichere Westen ermöglichen. Britischen Forschern von der Cambridge University gelang nun ein weiterer Schritt auf dem langen Weg, auch in der Praxis die nur wenige Millionstel Millimeter dicken Röhrchen zu nutzbaren Fasern zu winden. Über ihr Verfahren berichten sie in einer Online-Veröffentlichung der Fachzeitschrift Science.
Ohne jeden Zusatz von Lösungsmitteln und damit potenziell umweltfreundlich konnten die Forscher einzelne Röhrchen unmittelbar nach deren Herstellung zu einem extrem feinen Garn verwinden. Aus einer heißen Dampfphase eines Ethanol-Gemischs lagerten sich die Kohlenstoffatome exakt geordnet und unterstützt durch das Katalysator-Material Ferrocen zu Nanoröhrchen zusammen. So entstehen einzelne Fasern, die durch eine Drehung direkt zu einem Garn zusammengerollt werden können.

Zwar reicht die Festigkeit dieses Nanogarns, das prinzipiell Längen von Zentimetern erreichen kann, noch nicht an die einer herkömmlichen Kohlefaser heran, doch dieses Problem könnte mit einer Methode, entwickelt von Forschern der Technischen Hochschule im schweizerischen Lausanne, gelöst werden. Die Arbeitsgruppe um Laszlo Forro schweißte einzelne Röhrchen fester als jemals zuvor zu einer kompakten Faser zusammen. Im Fachblatt "Nature Materials" beschrieben die Wissenschaftler vor Kurzem, wie sie ganze Bündel einwandiger Röhrchen mithilfe schneller, energiereicher Elektronen, wie sie der Spitze eines Elektronenmikroskops entspringen, miteinander verbanden.

Angeregt durch die Elektronen brachen an vielen Stellen chemische Bindungen erst auf, um dann neue, festere Brücken mit den Kohlenstoff-Atomen der benachbarten Röhrchen zu bilden. Diese kovalenten Bindungen verhindern sehr viel effektiver als die zuvor wirkenden schwachen van-der-Waals-Kräfte, dass die Röhrchen aneinander entlanggleiten. Mit diesen Ergebnissen scheint es wahrscheinlich, dass Fasern aus Nanoröhrchen den zweiten potenziellen Markt dieses neuen Werkstoffs neben den Verbundwerkstoffen eröffnen werden.
Jan Oliver Löfken


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