Die Natur ist ein wunderbarer Ideenlieferant für Leichtbau-Werkstoffe. In ihrer Doktorarbeit vom Januar 2018 nahm sich Andrea Knöller den Tintenfisch – genauer die Sepia-Schale vor. Viele von uns kennen diese knochenartige Gebilde – als Wetzstein für heimische Vögel im Käfig oder für Schildkröten. Sie heißen auch Schulp.
Das Rückenskelett ist zu 93 Prozent porös.Will der Tintenfisch sinken, pumpt er Wasser in die Schale. Möchte er nach oben, presst er es wieder hinaus. Das Material ist aber nicht nur federleicht, sondern auch extrem druckstabil, da der Tintenfisch in 200 m Wassertiefe überleben kann.
Zunächst analysierten die Expertinnen die mikroskopische Struktur der Sepia-Schale – und fanden Schichten aus mikrometerfeinen Lamellen, bestehend aus Aragonit-Fasern, einem Kalkmineral.
Beim Versuch, das Material nachzubauen, stießen die Wissenschaftlerinnen auf Vanadiumoxid. Der keramische Werkstoff wird in Wasser gelöst und dann mit flüssigem Stickstoff schockgefroren. Anschließend wird das Wasser zwischen den gebildeten mikrometerfeinen Keramikplatten wieder „herausgetaut“ – per Vakuumtrocknung. Zurück bleibt ein Stapel aus Dutzenden ultradünner Lamellenschichten.
Das so gewonnene Material ist extrem leicht und extrem stabil. Der keramische Werkstoff besteht zu 99,8% aus Luft. Und er kann das tausendfache seines Eigengewichts tragen.
Mögliche künftige Einsatzgebiete finden sich nicht nur im Leichtbau, sondern auch in der Chemie als Katalysator-Trägermaterial.
„Wir sehen uns nach Anwendungen für die Energiespeicherung um. In unserem Material lässt sich zum Beispiel Lithium einlagern. Und damit könnte es sich als Kathodenmaterial für bestimmte Batterietypen eignen.“
(Žaklina Burghard, Institut für Materialwissenschaft, Uni Stuttgart)
Bild oben: Sepia mit schützendem Rückenskelett (Quelle: Hans Hillewaert / Wikipedia)
Quelle und weitere Infos: Deutschlandfunk, Doktorarbeit im Original
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