Perlmutt-Analogon als Hitzeschild einsetzbar

18. August 2010, 19:20
4 Postings

Material hat Struktur einer "Backsteinmauer" und könnte in der Raumfahrt eingesetzt werden

Frankfurt - Perlmutt sieht mit seinem sanften Schimmer nicht nur recht ansprechend aus und wird daher seit langem in der Schmuckindustrie verwendet - es ist auch ein erstaunlich zähes Material. Eine mehrschichtige Anordnung aus plättchenförmigen Calciumcarbonat-Kristallen und Proteinen verleiht ihm seine hohe Widerstandskraft. Ein finnisch-schwedisches Team um Andreas Walther und Olli Ikkala hat nun ein Perlmutt-Analogon entwickelt, das in seinen mechanischen Eigenschaften Hochleistungspolymeren das Wasser reichen kann. Gleichzeitig wirkt es als Hitzeschild, wie die Wissenschafter in der Zeitschrift "Angewandte Chemie" berichten.

Wie beim echten Perlmutt haben die Analoga eine "Backsteinmauer"-Struktur aus harten und weichen Bauteilen: Die "Ziegel" bestehen aus harten Schichtsilikat-Plättchen, die mit einem weichen Polymer beschichtet sind. Die harte Komponente dient als tragender und verstärkender Teil, während die weichen Segmente als Binder fungieren und Energie abführen können. Der entscheidende Kniff an der neuen Herstellungsmethode: Die Forscher beschichten die Silikat-Plättchen jetzt statt mit neutralen mit vielfach positiv geladenen Polymermolekülen (Polykationen). Über eine Wahl der Eigenschaften der negativ geladenen Gegenionen lassen sich die mechanischen Eigenschaften der hoch transparenten, biegsamen Filme auf einfache Weise variieren - und weiter verbessern: Mit zunehmender Ladung etwa vervielfachen sich Elastizität und Bruchfestigkeit, da die Haftung zwischen den mit Polykationen beschichteten Plättchen zunimmt.

Besonders interessant ist aber eine weitere Eigenschaft der neuen künstlichen Perlmuttanaloga: Werden die Materialien Flammen ausgesetzt, verbrennt das eingelagerte Polymer. Im Inneren entsteht dabei ein poröser Schaum, außen eine Art kompakter "Panzer". Dieser Aufbau schirmt Hitze und Flammen effektiv ab wie ein Hitzeschild. "Unser neues Material könnte als feuerfeste Beschichtung oder Bestandteil von Feuer- und Hitzeschutzfolien interessant sein", so Walther. "Das geringe Gewicht macht es besonders für See-, Luft- und Raumfahrt interessant." (red)

Share if you care.