Wie entwirft man eine unbesiegbare Rüstung für seinen Lieblingssuperhelden, die leicht für schnelle Bewegungen, aber stark genug ist, um ihn vor Feinden zu schützen?
Aus dieser eher nerdigen Frage geht hervor Eine Gruppe von Materialwissenschaftlern der Universitäten Connecticut und Columbia arbeitete daran, durch die Kombination zweier unwahrscheinlicher Elemente ein starkes Material mit geringer Dichte zu schaffen: Glas und DNS.
Nach Angaben der Forscher, die vom Brookhaven National Lab unterstützt wurden, handelt es sich bei dem von ihnen entwickelten Material um das der stärkste bisher bekannte.
Wie wird ein solches Material hergestellt?
Wie vereint man Stärke und Leichtigkeit? Die Forscher bauten eines DNA-Skelett, die sie dann mit dem beschichteten Glas, ein Material, das nur scheinbar zerbrechlich ist. Ein Kubikzentimeter perfektes Glas kann tatsächlich einem Druck von 10 Tonnen standhalten, eine Menge, die dreimal höher ist als die, die auf tragische Weise zur Implosion des Titan-U-Bootes führte.
Es ist alles andere als einfach, eine große Glasscheibe ohne Fehler herzustellen, aber es ist möglich, kleine und perfekte Stücke herzustellen, solange man sich auf Dicken von weniger als beschränkt Mikrometer (ein Millionstel Meter). Und hier kommt es ins Spiel Glasdichte, deutlich zurückhaltender als die von Keramik und Metallen, was die Schaffung widerstandsfähiger und leichter Materialien begünstigt.
Das Gerüst des Materials bestand daher aus DNA-Stücken mit spezifischen Längen und chemischen Eigenschaften, die sich selbst zusammensetzten und ein Skelett aus Filamenten bildeten. Letztere waren mit einer sehr dünnen Glasschicht bedeckt, sodass ein Großteil des Materialvolumens leer blieb. Dieses Hilfsmittel ermöglichte es uns, eine zu erhalten starkes und dennoch leichtes Nanogitter mit der vierfachen Festigkeit und fünffachen Dichte von Stahl.
Anwendungsmöglichkeiten
Dank dieser Forschung können nun wichtige technische Möglichkeiten eröffnet werden. Die Fähigkeit, starke und leichte Nanomaterialien mit einer mithilfe von DNA entworfenen 3D-Struktur herzustellen, wird es uns ermöglichen, die Grenzen traditioneller metallurgischer Techniken zu überwinden Verbesserung der Eigenschaften von Materialien, die zur Herstellung medizinischer Geräte, Rüstungen, Flugzeuge und Autos verwendet werden. Nanogitter, um nur ein Beispiel zu nennen, werden der Hauptfaktor für die Leichtigkeit von Fahrzeugen sein: eine der grundlegenden Eigenschaften für die Verlängerung der Autonomie von Elektrofahrzeugen.
Quellen: today.uconn.edu
