Metall fast so leicht wie Luft

Elastisches, filigranes Netzwerk aus einer Nickel-Phosphor-Verbindung eignet sich für Isolatoren und Akku-Elektroden.

Metallgeflecht auf einer Pusteplume
Metallgeflecht auf einer Pusteplume

Malibu (USA) - Der Eiffelturm und Stahlbrücken beweisen eindrucksvoll, dass stählerne Gitterstrukturen filigran und doch sehr stabil sein können. Diese Prinzip übertrugen nun Wissenschaftler auf ein Netzwerk aus Millionstel Meter feinen Drähten. Sie schafften es, einen metallischen Werkstoff aus einer Nickel-Phosphor-Verbindung zu kontruieren, der fast so leicht wie Luft ist und zahlreiche Anwendungen von der Akku-Elektrode bis zum effizienten Stoßdämpfer finden könnte. Über ihren Fertigungsprozess berichteten sie in der Zeitschrift "Science".

"Ultraleichte Materialien sind erwünscht für eine Wärmedämmung, Batterieelektroden, als Trägermaterial für Katalysatoren und Dämpfer von Vibrationen, Stößen oder Schallwellen", erklären Tobias Schaedler und seine Kollegen vom Unternehmen HRL Laboratories Limited Liability in Malibu. Für ihren neuen Werkstoff durchlöcherten sie mit Hilfe von ultraviolettem Licht einen lichtempfindlichen Kunststoff mit zahlreichen feinen, sich überkreuzenden Kanälen. In diese deponierten sie Millionstel Meter feine Röhrchen aus einer Nickel-haltigen Metallverbindung. Danach lösten sie den umgebenden Kunststoff auf und erhielten das extrem leichte und dennoch stabile Metallgeflecht. "Der Trick ist, ein Netzwerk aus Röhren zu schaffen, deren Wände 100 Nanometer messen, etwa tausend Mal dünner als ein menschliches Haar", sagt Schaedler.

Das einige Millimeter große Probestück des Metallgeflechts ist dabei so fein strukturiert, dass es zu über 99 Prozent aus Luft besteht. Dadurch ist es leicht genug, um selbst auf einer Pusteplume zu liegen, ohne diese zu zerdrücken. Pressversuche zeigten zudem, dass sich das Metallgeflecht eindrücken lässt, sich danach aber wieder entspannt und seine ursprüngliche Form annimmt.

Schon vorher konnten Wissenschaftler leichte Metallschäume herstellen. Diese waren zwar leichter als Wasser, doch die extrem geringe Dichte von nur 0,9 Milligramm pro Kubikzentimeter dieser neuen Gitterstrukture konnten sie nicht erreichen. Anwendungen finden Metallschäume - und in Zukunft wahrscheinlich auch der neue Werkstoff - als effiziente Schall- und Stoßdämpfer oder als Träger für Akku-Elektroden.