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Nanotechnik : Ein Knoten à la Nano

Zwar kein besonders interessanter Knoten, aber immerhin: Kohlenstoffnanoröhrchen gespickt mit Lithiumeisenphosphat Bild: Ray Baugham

Kohlenstoff-Nanoröhrchen machen's möglich: Forschern ist es nun gelungen, aus ansonsten nur in Pulverform vorliegenden Nanopartikeln elastische und elektrisch leitfähige Fäden zu spinnen.

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          Robuste Fäden, die man nach Belieben verdrillen, verknoten und vernähen kann, lassen jetzt auch aus Materialien herstellen, die üblicherweise nur als Pulver vorliegen. Für die nötige Stabilität sorgt ein stützendes Netzwerk aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, in dem die Pulverpartikeln eingelagert sind. Da die Röhrchen weniger als fünf Gewichtsprozent ausmachen, nehmen die Fäden die Eigenschaften der eingelagerten pulverförmigen Materialien an.

          Manfred Lindinger

          Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.

          Den Forschern um Ray Baugham von der University of Texas in Dallas ist es gelungen, Fäden mit elektrisch leitenden, supraleitenden oder photokatalytischen Eigenschaften zu fertigen. Als Pulver dienten ihnen das leitende Elektrodenmaterial Lithiumeisenphosphat, der Supraleiter Magnesiumdiborid und der lichtaktive Katalysator Titandioxid – drei Materialien, die normalerweise nur zu spröden Festkörpern oder dünnen Schichten verarbeitet werden können, was ihre Anwendungen bislang stark einschränkte.

          Spezielles Spinnverfahren

          In robuste und elastische Fäden eingearbeitet, eröffnen sich indes vollkommen neue Möglichkeiten, etwa als elastisches Elektrodenmaterial für leistungsfähige Lithium-Ionen-Akkus oder als flexible supraleitende Drähte sowie als lichtaktive Garne, die, wenn man sie in Textilien einwebt, mobile Elektrogeräte mit Strom versorgen können („Science“, Bd. 331, S. 53).

          Zur Herstellung der besonderen Fäden haben Baugham und seine Kollegen ein spezielles Spinnverfahren entwickelt. Zunächst werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen aus der Gasphase auf einer Unterlage abgeschieden. Darauf bilden die neun Nanometer dicken und 350 Mikrometer langen zylindrischen Gebilde einen dichten Teppich.

          Abwaschbar

          Mit einem Stift ziehen die Forscher dann ein Bündel aus Nanoröhrchen heraus und befestigten es an einem Motor. Die Spindel rotiert so schnell, dass sich allmählich ein 50 bis 100 Nanometer dickes Garn formt. Wie beim traditionellen Spinnen von Wolle lassen sich die Kohlenstofffasern auf verschiedene Art und Weise miteinander verdrillen, so dass man unterschiedlich dicke und elastische Fäden erhält.

          Während des Spinnvorgangs werden die Nanoröhrchen mit den entsprechenden Pulvern bedampft, die sich fest in das Kohlenstoffgeflecht einlagern. Die Fäden könne man nach Bekunden der Forscher sogar waschen, ohne dass sie wesentlich von ihren Eigenschaften verlören.

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