 | | Neu entwickelte Materialstruktur macht Bauwerke nahezu unzerstörbar 
Eine spezielle Materialarchitektur aus sich verzahnenden Tetraedern haben deutsche, australische und russische Wissenschaftler in der neuen Ausgabe der Fachzeitschrift „Scripta Materialia“ vorgestellt. Allein die räumliche Anordnung der Elemente bringt die erstaunlichen Eigenschaften einer solchen Struktur hervor, insbesondere eine extrem hohe Stabilität. Eine entsprechende Bauweise würde z. B. Bauwerke auf dem Mond ermöglichen, die dem Einschlag von Meteoriten standhalten. Den Wissenschaftlern gelang es, räumliche Strukturen zu finden, bei denen es keine so genannten „Schlüsselelemente“ gibt, d.h. jeder Baustein wird durch seine Nachbarn festgehalten. In der Ebene entstehen Schlüsselelemente, wenn eine Fläche durch gerade Linien geteilt wird. Sind die Schlüsselelemente fest verankert, lässt sich auch kein Element in der Ebene mehr verschieben. Im Bauwesen ist das Prinzip sich selbst verzahnender Strukturen zwar bereits bekannt – auch räumlich – allerdings gibt es in den herkömmlichen Systemen besonders kritische, bruchgefährderte Stellen. Hier erzeugt der so genannte „Schlüsselbart“ gefährliche Spannungsspitzen. Die Wissenschaftler haben nun jedoch eine Struktur gefunden, in der sich die Elemente selbst wechselseitig tragen, frei von Spannungsspitzen. Lediglich in Randbereichen ist ein Ausbrechen möglich. Daher umschlossen die Wissenschaftler die aus Tetraedern zusammengesetzte Struktur von einem festen Stahlrahmen. Anschließend erprobten sie eine aus 100 Tetraedern bestehende Struktur an einer Aluminium-Legierung: Sie drückten mit einem Stempel auf die in den Stahlrahmen eingespannte „Matte“ aus verzahnten Tetraedern und erhöhten kontinuierlich den Druck. Dabei entdeckten sie, dass mit der Erhöhung des Pressdrucks auch der Widerstand des Bauteils gegen die Verformung immer größer wurde. Gelingt es die pyramidenförmigen Bausteine sehr klein zu fertigen und in der gewünschten Weise zusammenzusetzen, wären nach den Vorstellungen der Wissenschaftler ganz neue und viel versprechende Werkstoffpaarungen möglich. Diese könnten vor allem beim Schallschutz oder der Wärmedämmung Verwendung finden. Von seinem Prinzip her ist das Konzept sowohl im makroskopischen Bereich anwendbar – etwa im Bauwesen – als auch im mikroskopischen Sektor, beispielsweise beim Design neuartiger Verbundwerkstoffe. → Portal Bauen
|
