Nanoröhrenschaum ist super komprimierbar

Foto: Gewellte Karbon-Nanoröhrechen unter Kompression

Das Forschungsprojekt zeigt, dass Filme aus aneinandergereihten Karbon-Nanoröhrchen können wie die Sprungfedern einer Matratze funktionieren, indem sie sich als ANtwort auf Druck biegen und zurückspringen. Aber anders als bei einer Matratze, die erschlafft und ihre Spannkraft verliert, behält der Nanoröhrchenschaum seine Belastbarkeit selbst nach tausenden von Komprimierungszyklen.

Bei den Schäumen, die heutzutage existieren, sind Stärke und Flexibilität entgegenwirkende Eigenschaften: wenn sich die eine verstärkt, schwächt das die andere. Bei Karbon-Nanoröhrchen existiert dieser Konflikt nicht.

"Karbon-Nanoröhrchen zeigen eine außerordentliche Kombination aus Stärke, Flexibilität und geringe Dichte, was diese zu einem attraktiven und interessanten Material macht, um starke, ultraleichte schaumähnliche Strukturen zu produzieren", sagt Pulickel Ajayan, Henry Burlage Professor der Materials Science und Engineering am Rensselaer Polytechnic Institute.

Ajayan und weitere Forscher an der University of Hawaii at Manoa und der University of Florida testeten Filme mit vertikal aneinandergereihten Nanoröhrchen, um die eindrucksvolle Stärke und Belastbarkeit zu demonstrieren. "Diese Nanoröhrchen können auf mehr als 15 Prozent ihrer normalen Länge komprimiert werden, indem sie sich biegen und falten wie Sprungfedern", sagt Anyuan Cao. Nach jedem Komprimierungszyklus entfalten und erholen sich die Nanoröhrchen und so entsteht ein starker abfedernder Effekt.

Die Dicke der Nanoröhrchen-Schäume verringerte sich ein wenig nach einigen hundert Zyklen, aber stabilisierte sich dann schnell und blieb konstant, selbst bei bis zu 10.000 Zyklen. Verglichen mit konventionellen Schäumen, die produziert werden, um harten Anforderungen gerecht zu werden, erholten sich die Nanoröhrchen-Schäume sehr schnell und zeigten eine höhere Kompressionsstärke, so die Forscher. Während der gesamten Experimente brachen und rissen die Schäume nicht.

COMPAMED.de; Quelle: Rensselaer Polytechnic Institute