Wissenschaftler haben ein neues Material auf den Markt gebracht, das die Art und Weise verändern wird, wie wir Strukturen bauen

Jun 03, 2023

Die richtigen Materialien für ein Projekt zu finden, ist nicht einfach. Sie müssen viele Überlegungen berücksichtigen. Nehmen wir zum Beispiel den Hausbau. Die Materialien dieses Hauses müssen nicht nur in der Lage sein, die gesamte Struktur zu tragen, sondern sie müssen auch langlebig, flexibel genug sein, um der Wärmeausdehnung standzuhalten, wasserbeständig und im Idealfall so kostengünstig wie möglich sein, ohne Kompromisse bei der Sicherheit einzugehen die Struktur.

Unter bestimmten Voraussetzungen wird es noch komplizierter. Angenommen, Sie leben an einer Küste, an der sich der Wasserstand im Laufe des Jahres dramatisch ändert. Oder Sie leben an einer Verwerfungslinie, wo Ihr Haus nicht nur der allgemeinen Abnutzung standhalten muss, sondern sich auch so weit bewegen muss, dass es einem Erdbeben standhält, ohne einzustürzen.

Der Bereich der Materialwissenschaften ist stets auf der Suche nach immer innovativeren Materialien, um solche Probleme zu lösen. Und kürzlich veröffentlichte eine Gruppe von Wissenschaftlern eine Studie, in der sie behaupteten, sie hätten ein großes Problem gelöst: wie man robust ist und Vibrationen oder Stöße absorbiert.

Bei den meisten Materialien handelt es sich entweder um das eine oder das andere – sie sind entweder extrem stark und zäh oder in der Lage, den unterschiedlichen Belastungen und Vibrationsbewegungen standzuhalten. Laut dem Team der Universität Amsterdam lag der Schlüssel zur Herstellung eines Materials, das das Beste aus beiden Welten vereint, in der Verwendung von Objekten, die sich verbiegen, anstatt sich zu verbiegen, wenn man von oben darauf drückt, wie ein Metallblech. Wenn man das Material zum Knicken zwingt und dann aus mehreren Schichten dieses vorgeknickten Materials ein Verbundmaterial herstellt, entsteht etwas völlig anderes.

„Wenn man Konstruktionen aus solchen geknickten Blechen geschickt zusammenfügt, werden sie zu großartigen Schwingungsabsorbern – gleichzeitig bewahren sie aber einen Großteil der Steifigkeit des Materials, aus dem sie bestehen“, sagt David Dykstra, der Leiter Autor der Studie, sagte in einer Pressemitteilung. „Außerdem müssen die Platten nicht sehr dick sein, sodass das Material relativ leicht gehalten werden kann.“

Diese im Labor hergestellte Substanz wird Metamaterial genannt – ein Material, das in einem Labor so hergestellt wurde, dass es Eigenschaften oder Kombinationen von Eigenschaften aufweist, die in der Natur nicht vorkommen. Oft werden sie verwendet, um Wellen auf gewünschte Bahnen zu lenken, sei es elektromagnetische Wellen oder physikalische Wellen, die durch Vibrationen verursacht werden.

Metamaterialien sind nicht neu, aber nützlich. Zwar gibt es viele Dinge, die die Natur hervorragend kann, und es gibt viele Fälle, in denen wir uns bei Design und Technik von der Natur inspirieren lassen, aber es gibt bestimmte Situationen, in denen wir eine Substanz benötigen, um etwas Unnatürliches zu tun – etwa Sonnenstrahlen zu streuen oder sogar etwas unsichtbar zu machen . Hier kommen Metamaterialien ins Spiel.

Das Team hofft, dass sein neues Metamaterial vielfältige Anwendungen finden wird, von der Luft- und Raumfahrttechnik bis hin zu Mikroskopen. „Menschen bauen gerne Dinge – kleine und große Dinge – und wir möchten fast immer, dass diese Strukturen leicht sind“, sagte Dykstra in einer Pressemitteilung. „Wenn dies mit Materialien möglich ist, die sowohl steif als auch gut stoßdämpfend sind, können viele bestehende Designs verbessert und viele neue Designs möglich werden.“

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