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Inspiration Grapefruit Dieses Material kann nicht zerschnitten werden - sogar Winkelschleifer versagen

So tief hat es ein Winkelschneider geschafft
So tief hat es ein Winkelschneider geschafft
© Fraunhofer Institut
Die Schale einer Grapefruit und ein Schneckenhaus inspirierten Forscher zu einem völlig neuartigen Material. Je stärker man versucht es zu zerschneiden, desto härter wird es - am Ende ist nur das Messer kaputt.

Ein Fahrradschloss, das mit traditionellen Werkzeugen nicht geknackt werden kann - was klingt wie ein Traum, könnte in naher Zukunft Realität werden. Denn britische und deutsche Ingenieure haben ein Material entwickelt, das mit Messern, Winkelschleifern und sogar Wasserstrahlern nicht zerschnitten werden kann. Es hört auf den Namen Proteus und ist benannt nach dem griechischen Wassergott, der seine Form verändern kann.

Das Material wurde von einem Team der englischen Universität Durham in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Holzforschung in Hannover entwickelt und sei eher eine lebende Struktur als ein unbelebter Gegenstand, heißt es aus den Forscherkreisen. Bei Proteus handelt sich um ein "intelligentes Material", das aus Keramikkugeln besteht, die von einem zellularen Aluminiumschaum umhüllt sind. Veröffentlicht wurden die Forschungsergebnisse im vergangenen Jahr im Fachmagazin "Nature".

Schnecken und Früchte als Vorbild

Inspiriert wurde das internationale Forscherteam von der Natur. Das innovative Verbundmaterial basiert auf dem Aufbau der Seeohren, einer bis zu 25 Zentimeter großen Schneckenart, die in fast allen warmen Meeren vorkommt. Deren Schneckenhaus wird normalerweise für Perlmutt-Schmuck verwendet, in den Mittelpunkt rückte diesmal die Zusammensetzung aus weichen und festen Materialien.

Ein weiteres Vorbild war die zähe Schale der Grapefruit, welche das Fruchtfleisch selbst bei meterhohen Stürzen vor größeren Schäden bewahrt. "Wir waren fasziniert davon, wie die Zellstruktur der Grapefruit und die gekachelte Struktur der Muschelschalen Schäden an der Frucht oder den Lebewesen im Inneren verhindern können, obwohl sie aus relativ schwachen organischen Bausteinen bestehen", erklärte Stefan Szyniszewski, Assistenzprofessor für Angewandte Mechanik in der Fakultät für Ingenieurwesen an der Durham University.

Am Ende erzeugten die Forscher ein Material, das flexibler ist als Diamant und nur 15 Prozent der Dichte von Stahl hat. Der eigentliche Clou des metallisch-keramischen Materials ist jedoch, dass es im Gegensatz zum passiven Widerstand traditioneller Verbundstoffe auf der dynamischen Wechselwirkung mit der aufgebrachten Last beruht.

Vibrationen werfen Kraft zurück

Für ihre Tests malträtierten die Forscher das neuartige Material mit Winkelschleifern und sogar Bohrern. Dabei stumpfen die Vibrationen, die von den Keramikkugeln im Inneren des Verbunds erzeugt werden, die Trennscheibe oder den Bohrer ab. Durch die Wechselwirkung wird die zerstörerische Kraft des Werkzeugs auf sich selbst zurückgeführt - dadurch wird es unbrauchbar. Die Keramikkugeln wiederum zerstreuen das Wasser eines Wasserstrahls, sodass dieser deutlich an Effizienz verliert.

Für das neuartige Material sind viele Einsatzzwecke vorstellbar: So könnten neben unknackbaren Fahrradschlössern daraus auch Schutzwesten und -handschuhe gefertigt werden für all jene, die häufig mit scharfen Schneidwerkzeugen zu tun haben.  

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