Karbonschwamm als Katalysator
Nanostrukturierter Werkstoff imitiert das Skelett mariner Badeschwämme.
Wissenschaftler der TU Bergakademie Freiberg haben gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam die Struktur eines marinen Badeschwammskeletts entschlüsselt und daraus einen neuartigen dreidimensionalen Verbundwerkstoff für die moderne Werkstoffindustrie entwickelt. Das Grafit besitzt einzigartige strukturelle, mechanische und thermische Eigenschaften und könnte der Industrie künftig als zentimeterkleiner Katalysator dienen. Vorbild für den neuartigen Werkstoff ist das karbonisierte 3D-Skelett eines marinen Badeschwammes. Dieses besteht aus kollagenhaltigen Spongin und ist aufgrund seiner mehrschichtigen Nanofasern besonders stabil und hitzebeständig.
In verschiedenen Versuchen haben die Wissenschaftler um Hermann Ehrlich die Spongin-Gerüsten bei Temperaturen bis zu 1200 Grad Celcius karbonisiert. Der daraus entstehende Kohlenstoffschwamm ähnelt der Form und der einzigartigen Mikroarchitektur des ursprünglichen Spongin-Gerüsts und ist so stabil, dass er sich mit einer Metallsäge zu beliebigen Formen schneiden lässt. Überzogen mit einer Metallschicht wird er zudem zu einem einzigartigen Hybridmaterial mit hervorragender katalytischer Leistung.
„Damit haben wir einen neuen Weg zur Nutzung von bekannten Badeschwämmen gefunden. Statt nur für kosmetische können wir diese jetzt auch für moderne Technologien nutzen“, sagt Ehrlich. Gemeinsam mit seinem Team erarbeitet er für die Industrie erste Vorschläge zur Herstellung des biomimetisch inspirierten Katalysators. Seit zwei Jahren erforscht das 29-köpfige Team die von der Natur entwickelte und seit 600 Millionen Jahren bestehende Struktur der nachwachsenden marinen Schwämme, um biomimetische Modelle als alternativen zu Plastikgerüsten für die moderne Werkstoffwissenschaft zu entwickeln.
TU Freiberg / JOL
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
I. Petrenko et al.: Extreme biomimetics: Preservation of molecular detail in centimeter-scale samples of biological meshes laid down by sponges, Sci. Adv. 5, eaax2805 (2019); DOI: 10.1126/sciadv.aax2805 - Institut für Elektronik- und Sensormaterialien, TU Bergakademie Freiberg
