07.01.2011

Das Beste zweier Welten

Funktionelle Garne lassen sich durch Einrollen von Pulvern in Schichten aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen herstellen.

Funktionelle Garne lassen sich durch Einrollen von Pulvern in Schichten aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen herstellen.

Schichten aus Kohlenstoff-Nanoröhren (Carbon Nanotubes, CNT) bieten sehr gute mechanische Eigenschaften – bei geringer Masse sind sie relativ stabil. Im Gegensatz dazu sind funktionelle Pulver aus Nanopartikeln oft nur schwer in Strukturen wie Gewebe zu integrieren. Das oberflächliche Aufbringen ist nicht haltbar genug und der Anteil des funktionellen Zusatzes am Gesamtmaterial gering. Forscher an der Univeristät von Texas in Dallas zeigten nun eine Technik zur Herstellung von Fasern mit einem Massenanteil funktioneller Pulver von bis zu 99%.

Als Trägermaterial dienten Schichten aus Kohlenstoff-Nanoröhren. Diese sind leicht, dünn und dennoch sehr stabil. Nach elektrostatischer Ablagerung der Zusätze verzwirbelten die Forscher die Schichten zu dünnen, gefüllten Fäden. Je nach Kraftverteilung beim Aufwickeln entstehen dabei im Querschnitt der Röllchen Fermatsche oder Archimedische Spiralen. Die so entstandenen Fäden sind stabil genug, um sie in andere Gewebe einzunähen, sie zu knoten oder zu stärkeren Strukturen zu flechten.

Abb.: Beispiele für Schnitte durch aufgerollte CNT-Schichten (oben) und ein Knoten solcher Fäden (unten). (Bild: M. D. Lima et al., Science)

Durch entsprechende funktionelle Zusätze (Magnesium und Bor) konnten die Wissenschaftler auf einfache Weise supraleitende Drähte herstellen. Zudem ermöglicht die elektrische Leitung des Nanoröhrengerüstes flexible Elektroden z.B. für Li-Ionen Akkus, Integration in energiesammelnde Kleidung, katalytische Brennstoffzellen ohne teures Platin oder medizinische Implantate. Die eingeschlossenen Stoffe gehen auch in der Waschmaschine nicht verloren, bleiben auf Grund der Porosität der CNT-Schichten jedoch für chemische Wechselwirkungen mit Gasen und Flüssigkeiten von außen zugänglich.

KK

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