Amerikanische Wissenschaftler haben einen organischen Kohlefaserstoff hergestellt, der zugleich extrem leicht ist und starken Belastungen standhalten kann. Dies gelang durch die Einbettung von Kohlenstoffnanoröhren in eine Polymerverbindung. Der neue Stoff ist mehr als sechs mal so fest wie herkömmliche Kohlefasern und könnte unter anderem in der Luftfahrt sowie zur Herstellung von stark belastbaren medizinischen Implantaten verwendet werden, berichten die Forscher im Fachblatt Nature Materials.
Wenn Kohlenstoffnanoröhren mit Polymeren gemischt werden, so verklumpen sie gewöhnlich zu nutzlosen, mikroskopisch kleinen Brocken. Das Team um Nicholas Kotov von der Staatsuniversität von Oklahoma in Stillwater baute die Faserstoffe daher Schicht für Schicht auf.
Dazu tauchten die Forscher zunächst eine dünne Polymerschicht in eine Flüssigkeit, die gelöste Kohlenstoffnanoröhren enthielt. Die Röhren ordneten sich dadurch in einer einmolekularen Schicht auf der Oberfläche des Films an. Dieser wurde im folgenden in eine Polymerlösung getaucht, um die Kohlenstoffröhrenschicht mit einem weiteren Polymerfilm zu überziehen.
Durch abwechselndes Eintauchen der Faserschicht in die Nanoröhren- sowie in die Polymerlösung konnten die Forscher so eine mit einzelnen Kohlenstoffnanoröhren durchsetzte Polymerschicht herstellen, die gewöhnlichen Kohlefaserstoffen gleicht. Sie ist ebenso wie diese extrem leicht, weist allerdings die Festigkeit von superharten Materialien wie Siliziumkarbid auf. Die Wissenschaftler arbeiten derzeit an einer verbesserten und weniger aufwändigen Herstellungsmethode des Kohlefaserstoffes.
Kohlefaserstoffe werden aufgrund ihres geringen Gewichts in vielen verschiedenen Industriezweigen eingesetzt, so etwa zur Herstellung der Rahmen vor Rennrädern von Hochleistungssportlern. Auch medizinische Implantate würden sich prinzipiell für den Einsatz von Kohlefasern eignen, wenn diese nur stabiler und belastbarer wären. Mit Kohlenstoffnanoröhren verfestigte Faserstoffe stellen daher ein vielversprechendes Material dar.
Stefan Maier
