News: Elektronisches Garn
Spinnenseide ist elastischer als Nylon und belastbarer als Stahl. Kein künstlicher Stoff konnte es bisher mit den Eigenschaften dieser Naturfaser aufnehmen. Forscher haben jetzt ein beinahe ebenbürtiges Material hergestellt, das noch dazu eine weitere praktische Eigenschaft besitzt, mit der selbst die Spinnenseide nicht mehr mithalten kann.
© (Ausschnitt)
Wer heutzutage im multimedialen Zeitalter schick und auf dem Laufenden bleiben möchte, benötigt zumindest ein Handy. Oftmals kommt noch ein Organizer dazu, um den Überblick über die vielen Termine zu behalten, und schließlich gegen den ganzen Alltagsstress ein Discman. All das will natürlich verstaut werden und schnell kann in einem unachtsamen Moment eines der wertvollen Geräte verloren gehen.
Doch möglicherweise werden sich diese Probleme in Zukunft von selbst erledigen. Denn wenn es nach den Vorstellungen einiger Wissenschaftler geht, werden wir demnächst elektronisches Zubehör einfach mit unserer Kleidung anziehen. Das legen zumindest die Forschungen von Alan Dalton und seinen Kollegen von der University of Texas at Dallas Richardson und vom Trinity College in Dublin nahe.
Den Forschern gelang es, aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen Fasern mit erstaunlichen Eigenschaften zu spinnen. Um diese zu gewinnen, synthetisierten die Wissenschaftler aus Kohlenmonoxid einwandige Nanoröhrchen und versetzten sie mit Lithium-Dodecylsulfat, einer oberflächenaktiven Substanz. Dann wurde die Lösung in ein Fällbad aus Polyvinyl-Alkohol gespritzt und die so gewonnenen Fäden auf eine Spindel gewickelt.
Normalerweise würden bei den üblichen Verfahren der Alkohol und das Sulfat an dieser Stelle wieder aus den Fasern gewaschen. Doch darauf verzichteten die Wissenschaftler. Stattdessen optimierten sie die Einspritzgeschwindigkeit und die Konzentration der Fälllösung und stellten so gelartige Fasern her, die schließlich durch ein Bad aus Aceton geschickt und anschließend getrocknet wurden.
Die so gewonnenen Fäden waren etwa 50 Mikrometer dünn – nur etwa halb so dick wie ein Haar, dabei sehr elastisch und gleichzeitig fest. In der Tat konnte sich der neue Stoff in dieser Hinsicht nur mit einem einzigen Material messen: Spinnenseide.
Die Forscher führen die erstaunlichen Fähigkeiten ihres Materials auf verschiedene Ursachen zurück: So werden die Fasern bei der neuen Herstellungsmethode anscheinend nicht eingedellt. Zudem bedeckt der amorphe Polyvinyl-Alkohol jedes einzelne Nanoröhrchen innerhalb eines Fadens und bildet eine dehnbare Zwischenschicht. Solche elastischen amorphen Strukturen wurden auch bei natürlicher Spinnenseide nachgewiesen.
Schließlich bleiben die einzelnen Kohlenstoffröhrchen bei Belastung nicht innerhalb einer Faser starr an ihrem Platz. Sie können vielmehr übereinander gleiten und so zusätzlich Energie absorbieren.
Doch das neuartige Garn ist nicht nur sehr strapazierfähig, sondern besitzt auch - ganz im Gegensatz zur Spinnenseide - elektrische Eigenschaften. So gelang es den Forschern, die Fäden nach einem Bad in einem Elektrolyt zu einem Stoff zu weben, der die Eigenschaften eines starken elektrischen Kondensators besaß.
Theoretisch wären auch Kleidungstücke denkbar, deren Fasern elektronische Sensoren, Antennen oder Batterien bilden. Möglicherweise schützt also demnächst unsere Jacke nicht nur vor Wind, sondern spielt noch dazu unsere Lieblingsmusik.
Doch möglicherweise werden sich diese Probleme in Zukunft von selbst erledigen. Denn wenn es nach den Vorstellungen einiger Wissenschaftler geht, werden wir demnächst elektronisches Zubehör einfach mit unserer Kleidung anziehen. Das legen zumindest die Forschungen von Alan Dalton und seinen Kollegen von der University of Texas at Dallas Richardson und vom Trinity College in Dublin nahe.
Den Forschern gelang es, aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen Fasern mit erstaunlichen Eigenschaften zu spinnen. Um diese zu gewinnen, synthetisierten die Wissenschaftler aus Kohlenmonoxid einwandige Nanoröhrchen und versetzten sie mit Lithium-Dodecylsulfat, einer oberflächenaktiven Substanz. Dann wurde die Lösung in ein Fällbad aus Polyvinyl-Alkohol gespritzt und die so gewonnenen Fäden auf eine Spindel gewickelt.
Normalerweise würden bei den üblichen Verfahren der Alkohol und das Sulfat an dieser Stelle wieder aus den Fasern gewaschen. Doch darauf verzichteten die Wissenschaftler. Stattdessen optimierten sie die Einspritzgeschwindigkeit und die Konzentration der Fälllösung und stellten so gelartige Fasern her, die schließlich durch ein Bad aus Aceton geschickt und anschließend getrocknet wurden.
Die so gewonnenen Fäden waren etwa 50 Mikrometer dünn – nur etwa halb so dick wie ein Haar, dabei sehr elastisch und gleichzeitig fest. In der Tat konnte sich der neue Stoff in dieser Hinsicht nur mit einem einzigen Material messen: Spinnenseide.
Die Forscher führen die erstaunlichen Fähigkeiten ihres Materials auf verschiedene Ursachen zurück: So werden die Fasern bei der neuen Herstellungsmethode anscheinend nicht eingedellt. Zudem bedeckt der amorphe Polyvinyl-Alkohol jedes einzelne Nanoröhrchen innerhalb eines Fadens und bildet eine dehnbare Zwischenschicht. Solche elastischen amorphen Strukturen wurden auch bei natürlicher Spinnenseide nachgewiesen.
Schließlich bleiben die einzelnen Kohlenstoffröhrchen bei Belastung nicht innerhalb einer Faser starr an ihrem Platz. Sie können vielmehr übereinander gleiten und so zusätzlich Energie absorbieren.
Doch das neuartige Garn ist nicht nur sehr strapazierfähig, sondern besitzt auch - ganz im Gegensatz zur Spinnenseide - elektrische Eigenschaften. So gelang es den Forschern, die Fäden nach einem Bad in einem Elektrolyt zu einem Stoff zu weben, der die Eigenschaften eines starken elektrischen Kondensators besaß.
Theoretisch wären auch Kleidungstücke denkbar, deren Fasern elektronische Sensoren, Antennen oder Batterien bilden. Möglicherweise schützt also demnächst unsere Jacke nicht nur vor Wind, sondern spielt noch dazu unsere Lieblingsmusik.
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