Schützende Härte auf Knopfdruck

Polizisten tragen ungern schusssichere Westen, weil sie schwer und starr, also unbequem sind. Eine US-Erfindung soll jetzt bequeme, flexible Schutzwesten möglich machen, die erst in bedrohlichen Situationen verhärten: Per Knopfdruck schaltet die Weste auf hart und schützend, indem Druckwellen eine Spezialflüssigkeit zum Verfestigen bringen.

Cambridge (USA ) - Dasselbe Prinzip soll sich auch für den Einsatz im und am Automobil eignen, für medizinische Stützen, die erst bei Bedarf verhärten, oder für Sportgeräte, die sich damit an unterschiedliche Bedingungen anpassen lassen. Nach Abschalten der Druckwellen wird das Material wieder weich und flexibel.

"Die Erfindung nutzt eine bei Scherkräften verdickende Flüssigkeit, die ihre Viskosität anpasst", schreibt das Ingenieurteam um Giorgia Bettin vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in seinem Antrag an das US-Patent- und Markenamt. So genannte dilatante Flüssigkeiten verändern ihre Struktur, wenn Druck auf sie ausgeübt wird. Beispielsweise wird Treibsand durch Strampeln flüssig und ein Stärkebrei setzt beim Draufhauen plötzlich Widerstand entgegen. Die MIT-Forscher entwickelten ein System, das dieses Verhärten nicht passiv, sondern aktiv vornimmt: Indem sie etwa piezoelektrische Wandler in die Flüssigkeit einbetten, die auf elektrische Signale hin Druckwellen abgeben können. Ihre Flüssigkeitsmischungen reagieren auf Scherkräfte, also seitliche Druckverformung, indem sich ihre innere Struktur verändert. Die Wechselwirkung der einzelnen Partikel untereinander steigt, sie gleiten nicht mehr aneinander vorbei, sondern verhaken sich eher.

Der Vorteil solch aktiver Schutzpolster liegt auf der Hand, schreiben Bettin und Kollegen: Herkömmliche weiche Polsterungen aus Schaum oder Gummi werden sinnlos, wenn der Druck zu stark wird. Hartplastik als Schutz ist im Alltag unangenehm. Bisherige Entwicklungen mit dilatanten Flüssigkeiten setzten allerdings nur auf passive Verhärtung, also auf Verhärtung erst beim Aufprall. Die neue, aktive Verhärtung könnte laut Bettin bewusst ausgelöst werden, etwa bevor Polizisten sich in Gefahrensituationen oder Sportler auf riskante Strecken begeben -- sie könnte mithilfe von Sensoren aber auch automatisch ausgelöst werden, etwa im Auto, ähnlich wie bisher der Airbag.

Konkrete Prototypen liegen noch nicht vor, doch die Erfinder sehen vielfältigste Anwendungen voraus: Neben Körperpanzern oder Rückstoßpolstern an Schusswaffen auch Schuhsohlen, die sich dem Gewicht des Trägers und dem Gelände anpassen lassen, oder gefüllte Skier, die je nach Abfahrt unterschiedlich flexibel sind. Helme, Handschuhe und andere Schutzkleidung könnte Sportlern zugute kommen. Denkbar seien aber auch Gipshüllen, die sich bequem aufziehen und später -- wiederverwertbar -- abziehen lassen, oder Zahnklammern, die nur über Nacht arbeiten. Mediziner könnten anpassbare Katheter oder Operationshandschuhe nutzen, und für Fahrzeuge wären Kopfpolster und Aufprallschutz denkbar.