Leitendes Gummi durch Nanotechnologie
Ein neuartiger Nano-Produktionsprozess ermöglicht die Herstellung von leichtem dehnbaren Material, das Strom leitet - und billig soll es auch noch sein
- Karen Epper Hoffman
Kann es ein Material geben, das Strom leitet wie Metall, sich aber dehnen lässt wie ein Gummiband?
Die Antwort auf diese Frage hat ein Forscherteam bei NanoSonic aus Blacksburg im US-Bundesstaat Virginia gefunden. Sein neues Material nennt sich "Metal Rubber" ("Gummimetall"). Es ist eine dünne, braune Substanz, die sich bis zu dreifach in die Länge ziehen lässt und dennoch Strom leitet wie ein Stück Stahl, berichtet Firmengründer Dr. Rick Claus.
Noch haben nur wenige große Unternehmen offiziell Pläne mit dem neuartigen Polymer bekannt gegeben; allerdings hat das bekannte Forschungsinstitut SRI International vor, mit Metal Rubber zu experimentieren, um beispielsweise künstliche Muskeln oder Spiegel für die Astronomie zu konstruieren. Außerdem gab es Berichte, dass Lockheed Martin an Tragflächen arbeitet, bei denen das Material für eine größere Dehnbarkeit sorgen soll.
Metal Rubber könnte in vielen Produkten Einzug halten, vom Flugzeug bis zu medizinischen Geräten oder Heimelektronik. Man denke nur an flexible Leiterplatinen oder Displays, die Laptops oder Handys stoßresistent machen - oder künstliche Gliedmaßen, die so biegsam sind wie echte.
Neuartige Materialien wie Metal Rubber stehen zunehmend im Zentrum der Aufmerksamkeit, seitdem US-Präsident Bush im vergangenen Dezember insgesamt 3,7 Milliarden Dollar an Forschungsgeldern für die amerikanische Nanotechnik freigab.
NanoSonic will ein Stück von diesem Kuchen und verweist auf weitere Vorteile des neuen Materials. Neben seiner Leitfähigkeit und Flexibilität ist es wesentlich leichter als Metall (es wiegt nur ein Prozent eines vergleichbaren Stücks Stahl). Auch soll Metal Rubber nur ein Tausendstel des Preises eines normalen Metallleiters kosten, sobald die Massenproduktion einmal angelaufen ist.
Wie bei vielen groĂźen Erfindungen entdeckten die NanoSonic-Forscher ihr Material durch einen Zufall: Es entstand, als sie eigentlich fĂĽr ein anderes Projekt der US-Luftwaffe arbeiteten. "Niemand wĂĽrde einem Geld dafĂĽr geben, um so etwas wie Metal Rubber zu entwickeln", sagt Claus.
Seit seiner GrĂĽndung 1998 konzentriert sich NanoSonic auf die Arbeit an neuen Materialien, die sich auf molekularer Ebene selbst zusammenbauen. Dabei werden abwechselnd MolekĂĽle mit positiver und mit negativer elektrischer Ladung auf ein Substrat wie Plastik oder Glas aufgebracht. So wird ein neues Material zusammengesetzt, das auf molekularer Ebene aus verschiedenen Substanzen besteht.
Metal Rubber besteht aus einem Plastik-Polymer, dem Metall-Ionen beigemischt wurden. Hier kommt einer der "Nano-Vorteile", wie Claus sie nennt, zum Tragen: Nur ein Prozent Metall reichen aus, um das Material leitfähig zu machen - so kann es elastisch bleiben und man spart beim teuren Metallanteil.
Der molekulare Schichtungsprozess, den NanoSonic verwendet, wird auch als elektrostatischer Aufbau bezeichnet. Er dauert normalerweise mehrere Tage, um einen extrem dĂĽnnen Film zu produzieren, der vielleicht ein Tausendstel eines Haares dick ist. Metal Rubber ist deshalb einzigartig, weil das Material auch dicker ausfallen kann und so universeller einsetzbar ist anstatt nur fĂĽr dĂĽnne Beschichtungen.
Details, wie man dabei vorgegangen ist, will NanoSonic nicht verraten. Man arbeite seit zwei Jahren an der Technik, bessere Polymere zu schaffen, sagt Jennifer Lalli, Direktorin für Nanostoffe bei dem Unternehmen, nur. Damit lasse sich nicht nur wesentlich dickeres Material erschaffen, sondern auch noch in wesentlich kürzerer Zeit als beim herkömmlichen Verfahren: Statt weniger Nanometer über mehrere Tage schaffe man mehrere Millimeter pro Stunde.
Die aktuellste Variante des Werkstoffes entstand Mitte 2004, nachdem das Unternehmen mit zahlreichen Varianten experimentiert hatte, die Gold und Silber enthielten. Seither kann sich NanoSonic vor Anfragen seitens Wirtschaft und Wissenschaft kaum retten.
