Kohlenstoffgarn trägt hohe Gewichte
US-Forscher haben künstliche Nanomuskeln entwickelt, die kleine Motoren antreiben können.
Wissenschaftler an der University of Texas in Dallas haben Kohlenstoffnanoröhrchen gezeigt, die ähnliche Kontraktionsfähigkeiten wie menschliche Muskeln haben. Das schaltschnelle Material wurde zu einem Garn verwoben, das Gewichte tragen kann, die 200 Mal größer sind als das, was natürliche Muskeln gleicher Größe aushalten. Im Versuch gelang es bereits, das 50.000-Fache des Eigengewichts des Materials anzuheben, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Die künstlichen Muskeln könnten als Aktoren in der Robotik oder bei chirurgischen Werkzeugen verwendet werden und klitzekleine Motoren oder Schwungräder antreiben. Die Komponenten arbeiten mit Strom, können aber auch in Reaktion auf Licht oder bestimmte Chemikalien kontrahieren. Im Labor hielten sie Temperaturen bis 2500 Grad Celsius aus – andere widerstandsfähige Aktorenmaterialien wären längst geschmolzen. Im Gegensatz zu früheren künstlichen Muskeln aus Kohlenstoffnanoröhrchen benötigen diese Materialien keine spezielle "Verpackung" und auch keine batterieartigen Elektrolyte, um zu funktionieren.
Einzelne Kohlenstoffnanoröhrchen sind stärker als Stahl, enorm leitfähig und besitzen hervorragende optische Eigenschaften. Doch einzeln sind die klitzekleinen Komponenten in der Praxis nicht sehr nützlich. Viele Jahre lang versuchen Forscher, Strukturen aus ihnen aufzubauen, doch die Skalierung vom einzelnen Röhrchen auf größere Flächen gelang nicht. Ein Problem ist die Tendenz des Nanomaterials, im Bündel ein Spaghetti-artiges Durcheinander zu bilden, das die physikalischen Eigenschaften verschlechtert. Mit verschiedenen Tricks lässt sich das aber verhindern. Bei den neuen Nanomuskeln liegt die Besonderheit in der Webtechnik des Garns. Sie wurde vom Materialforscher Ray Baughman entwickelt. Für die Kontraktion sind wiederum Füllstoffe verantwortlich, die die Nanoröhrchen je nach Umweltbedingungen ausdehnen oder zusammendrücken.
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(bsc)
