Metalle formen nach Garnelenart

Neue Technik eines Forscherteams aus Singapur kommt ohne Hitze und Hammer aus

Bienenkopf mit einer elektrisch leitenden Beschichtung (Foto: SUTD)

Singapur (pte001/20.08.2024/06:00) - Garnelen dienen als Vorbild für ein neues technisches Verfahren: Metallurgen um Javier Fernandez, Fachmann für Biowerkstoffe an der Singapore University of Technology and Design ( https://www.sutd.edu.sg/ ) (SUTD), haben es entwickelt und können damit Metalle bearbeiten, ohne sie wie üblich zu erhitzen, bis sie schmelzen, oder mit roher Gewalt durch Schmieden zu bearbeiten und in Form zu bringen. Inspiriert von Garnelen, die in ihre Panzer aus Chitin Metallatome einbauen - aber erst, wenn er schon fertiggestellt ist. Sie diffundieren gewissermaßen hinein.

Natur braucht kaum Energie

"Im Gegensatz zur energieintensiven Technik unserer Gesellschaft arbeitet die Natur unter dem Paradigma der Knappheit und findet Lösungen ohne Zugang zu intensiven Energiequellen oder Materialtransport", so Fernandez. Durch den Einsatz von Design und Technologie, die von diesen Chitinverbindungen inspiriert sind, hat sein Team eine neuartige Methode zur Herstellung funktioneller Metallstrukturen ohne den Einsatz von großen Mengen an Energie demonstriert.

Fernandez und sein Team arbeiteten nicht mit Chitin, sondern mit Chitosan, das aus Chitin gewonnen wird. In der Medizin wird es unter anderem zum Stillen von Blutungen eingesetzt. Die Metallurgen interessierten sich jedoch für eine andere Fähigkeit des Materials: seine Aufnahmefähigkeit für Metallpartikel, wenn es mit Wasser vermischt wird. Genau das machten die Forscher in Singapur. Sie stellten aus dem Mix Objekte einer Beschichtung für den Kopf einer Biene her, der allerdings nur erkennbar ist, wenn man das Ziel der Forscher kennt, und ließen sie trocknen. Dabei üben die Chitosanmoleküle auf die Metallpartikel derart hohe Kräfte aus, dass diese sich zu einem Feststoff formierten, der zu 99,5 Prozent aus Metall besteht.

Technik für nicht tragende Bauteile

Verglichen mit gegossenen oder geschmiedeten metallischen Objekten, haben die mit Chitosan-Hilfe hergestellten allerdings eine bei weitem geringere Festigkeit. Für Bauteile, die nicht tragend sind, wie etwa Stromleiter oder Elektroden, reiche sie allerdings aus, so Fernandez. Vorteil dieser Methode: Die Bauteile können per 3D-Druck hergestellt werden, ohne auf Hochleitungslaser zurückgreifen zu müssen. "Diese Technologie ersetzt nicht die traditionellen Bearbeitungstechniken, sondern ermöglicht neue, ergänzende Produktionsmethoden", so der Materialwissenschaftler.