Klebstoff unter Strom

News: Klebstoff unter Strom

Auf der Jagd nach Materialien, die unter elektrischer Spannung ihre Form verändern, haben Wissenschaftler einen neuen Champion gefunden. Ein gummiartiges Acryl, das als Klebstoff für Küchengeräte verwendet wird, verdreifacht seine Länge, wenn man eine große Spannung anlegt - damit bricht es alle bisherigen Rekorde. Das Acryl und seine dehnbaren Silicon-Brüder könnten eines Tages Video-Displays, kleine Roboter und künstliche Gliedmaßen steuern.

Mit Materialien, die sich unter Spannung verformen, kann man zum Beispiel Hightech-Lautsprecher betreiben, die Spitze von Raster-Tunnel-Mikroskopen führen oder elektrische in mechanische Arbeit umwandeln. Aber die bisher bekannten Substanzen verändern ihre Länge allenfalls um ein paar Prozent. Daher hat ein Team vom SRI International in Menlo, Kalifornien, sich zum Ziel gemacht, einen Stoff unter den superdehnbaren Materialien – den dielektrische Elastomeren – zu finden, der sich selbst bewegen kann. "Im Grunde haben wir wirklich alles ausprobiert", so der Techniker Ron Pelrine. In der Tat testete er sogar den Klebstoff an der Kinder-Sicherung seiner Kühlschranktür, der sich schließlich als Star unter den Acrylen entpuppte (Science vom 4. Februar 2000).

Pelrine und seine Kollegen stellten aus Elastomer-Filmen Kondensatoren her. Dazu montierten sie jeden Film in einen Rahmen und bestrichen beide Seiten mit einer leitenden Schmiere, die als Elektrode diente. Anschließend luden die Wissenschaftler die Kondensatoren mit elektrischer Hochspannung auf. Entgegengesetzte Ladungen an den beiden Polen führten dazu, dass der Film in der Mitte stark zusammengedrückt wurde. Dagegen dehnte sich das Material aus, wenn die Ladungen auf den beiden Oberflächen des Films sich gegenseitig abstießen.

Um noch größere Spannung zu ermöglichen, wandelten die Forscher den Versuch ein wenig ab: sie dehnten den Film in eine Richtung, bevor er der Spannung ausgesetzt wurde. Diese Vordehnung des Materials stärkte den Film, so dass die Wissenschaftler die Spannung erhöhen konnten, ohne das System lahmzulegen. Außerdem wurde die Energie dadurch so geführt, dass der Film sich senkrecht zum elektrischen Feld streckte. Dank dieser Verstärkung verlängerte sich der Acryl-Kondensator um 215 Prozent.

"Ich war sehr aufgeregt über diese Ergebnisse", gesteht Ray Baugham, Material-Forscher bei Honeywell International in Morristown, New Jersey. "Die Dehnungen, die man hier erreicht sind einfach gigantisch." Einige Wissenschaftler hauen diese Daten allerdings nicht vom Hocker. Nach Meinung des Material-Forschers Qimig Zhang von der Pennsylvania State University ist vielmehr die Frage entscheidend, was genau das neu gefundene Elastomer so viel beweglicher macht als andere Substanzen.

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