"Nano-Bomben" als Satelliten-Antrieb

Partikel mit hoher Sprengkraft können kontrolliert gezündet werden und auf Knopfdruck Schub liefern.

Nano-Bombe
Nano-Bombe

Toulouse (Frankreich) - Dynamit, Nitroglycerin und andere Sprengmittel speichern mehr Energie als alle verfügbaren Treibstoffe. Um ein explosives Material nun kontrolliert zünden und als sichere Energiequelle nutzen zu können, entwickelten Forscher winzige "Nano-Bomben". Sie verknüpften dazu Nanopartikel aus Aluminium und Kupferoxid mit Erbgutmolekülen. Diese hoch explosiven Strukturen reagierten bei rund 400 Grad und könnten auf Knopfdruck einen Antriebsschub für Satelliten liefern. Über diese ungewöhnliche und vielseitig anwendbare Energiequelle berichten die Forscher im Fachblatt "Advanced Functional Materials".

"Diese sogenannten Nanothermite bieten ein weites Anwendungsfeld, von winzigen, sicheren Detonatoren über thermische Batterien und neue Schweißmethoden bis hin zur Neutralisation von Chemikalien", sagt Fabrice Séverac vom staatlichen Forschungszentrum LAAS-CNRS in Toulouse. Für den Bau der Nano-Bomben griff er zusammen mit seinen Kollegen zu zwei verschiedenen Pulvern, eines aus Aluminium, das andere aus einem Kupferoxid (CuO). Verteilt in einer wässrigen Lösung konnten sich über einen selbstorganisierenden Prozess DNA-Stränge an die Oberfläche der Nanopartikel anheften. Über diese verbanden sich die Teilchen zu hochexplosiven Strukturen, den Nanothermiten.

Über die Größe der Nanopartikel konnte das Team um Séverac die Sprengtemperatur ihrer Nano-Bomben kontrollieren. Aufgeheizt auf Temperaturen zwischen 400 und 500 Grad reagierten die einzelnen Bestandteile miteinander und setzten schlagartig bis zu 1800 Joule Explosionswärme pro Gramm frei. Das ist etwa ein Drittel der Energie, die in der gleichen Menge Nitroglycerin gespeichert ist.

Wegen ihrer hohen Energiedichte bei geringem Gewicht schlagen die Forscher nun eine Anwendung ihrer Nano-Bomben als Zusatzantrieb für Satelliten vor. Wenige hundert Gramm würden ausreichen, um einen künstlichen Erdtrabanten auf eine andere Flugbahn bewegen zu können. Doch auch auf der Erde halten sie zahlreiche Anwendungen für möglich, da winzige Explosionen in kürzester Zeit Temperaturen von bis zu 3000 Grad erzeugen könnten. Giftige Chemikalien ließen sich damit kontrolliert verbrennen oder hochschmelzende Metall-Legierungen gezielt miteinander verschweißen.