Neues Hightech-Dehnungsmaterial entwickelt

Wissenschaftler sehen Anwendung beim Messen von Kräften oder beim Überwachen von Statik

Neues Metamaterial unter dem Rasterelektronenmikroskop (Foto: kit.edu)

Karlsruhe (pte015/24.10.2024/13:55) - Ein neues mechanisches Metamaterial haben Experten des Karlsruher Instituts für Technologie ( https://www.kit.edu ) (KIT) entwickelt. Damit lassen sich Wechselwirkungen auch über größere Entfernungen im Material auslösen. Es könnte Anwendung finden, wenn es um das Messen von Kräften oder das Überwachen von Statik geht. Details sind in "Nature Communications" veröffentlicht.

3D-Laserdrucktechnik

"Das von uns designte Material hat spezielle Strukturen. Durch diese können einzelne Bausteine nicht mehr nur über ihre Nachbarn mit weiter entfernten Bausteinen 'kommunizieren', sondern auch direkt mit allen anderen Bausteinen im Material", so Hauptautor Yi Chen. Daraus resultieren ungewöhnliche Dehnungseigenschaften.

Dies konnte das Team an mikrometergroßen Materialproben nachweisen, die es mit 3D-Laserdrucktechnologie herstellte, unter dem Mikroskop untersuchte und mit einer Kamera aufzeichnete. Dabei zeigte sich den Wissenschaftlern, dass sich ein eindimensionaler Strang, der von einem Ende aus gezogen wurde, nicht gleichmäßig ausdehnte.

Dehnung und Kompression

Auch ließen sich kürzere Abschnitte des Metamaterials teilweise stärker dehnen als längere Abschnitte, auch wenn überall dieselbe Kraft angewendet wurde. "Dieses ungewöhnliche Verhalten, dass einzelne Dehnungen und Kompressionen nur lokal auftreten, ist in herkömmlichen Materialien nicht möglich", sagt KIT-Forscher Jonathan Schneider.

Nützlich könnte sein, dass das Material hochsensibel auf Belastungen reagiert. Je nachdem, an welchem Punkt im Material Kraft angewendet wird, kann dies zu unterschiedlichen Dehnungsreaktionen auch an weiter entfernten Punkten führen. Bei einem herkömmlichen Material seien Reaktionen nur direkt am Punkt des Krafteinsatzes zu beobachten.

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