Bauwerke oder Verbundwerkstoffe könnten künftig aus sich selbst verzahnenden pyramidenförmigen Elementen konstruiert sein. Ein Zusammenhalt der so genannten Tetraeder ergibt sich dabei allein aus ihrer räumlichen Anordnung zueinander. Trotzdem ist die Konstruktion extrem stabil. Dies berichtet jetzt ein internationales Forscherteam in der Fachzeitschrift “Scripta Materialia” (Vol. 44, Issue 12, 2689-2694/June 2001).
Gelingt es, diese pyramidenförmigen Bausteine sehr klein zu fertigen und in der gewünschten Weise zusammenzusetzen, so könnten verschiedenste Werkstoffe in einem Verbund miteinander gepaart werden, erläutert Juri Estrin vom Institut für Werkstoffkunde und Werkstofftechnik der Technischen Universität Clausthal. Denkbar sei die Entwicklung neuer Verbundwerkstoffe im Bereich Schallschutz oder Wärmedämmung.
Auch die Architektur könnte von dem neuen Konzept profitieren: “Auf dem Mond könnte beispielsweise ohne Mörtel ein Bauwerk zusammengesetzt werden, das dem Einschlag großer Meteoriten standhält, denn die Konstruktion aus Tetraedern weist eine wesentlich höhere Schlagzähigkeit auf”, so Estrin. Jeder Baustein wird durch die benachbarten Teile “arretiert” und in seiner Position gehalten. Lediglich in den Randbereichen könnten Elemente ausbrechen, daher wird die Struktur mit einem festen Stahlrahmen umschlossen.
Die Wissenschaftler testeten eine aus 100 Tetraedern mit je einem Zentimeter Kantenlänge bestehende Struktur, indem sie einen Stempel mit immer stärkerer Kraft aufdrückten. Auch wenn ein Element herausgedrückt wurde, verlor die Konstruktion nicht ihre Stabilität. Und je weiter der Stempel hineingedrückt wurde, desto stärker wuchs der Widerstand gegen die Verformung. “Selbst wenn ein nennenswerter Anteil der Elemente vollständig zerstört wird, trägt die Restkonstruktion”, so Estrin.
Almut Bruschke-Reimer
