Neue Spinntechnik kann zu vielseitigen Materialien für leistungsfähigere Akkus, Supraleiter und elektronische Textilien führen

Nanogarn aus Titandioxid

Dallas (USA) - Fast nur aus staubigen Pulvern konnte ein amerikanisches Forscherteam nun stabile Fäden mit verblüffenden Eigenschaften spinnen. Dieses Kunststück gelang ihnen mit einem stützenden Netzwerk aus millionstel Millimeter dünnen Röhrchen aus Kohlenstoff. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift "Science" berichten, können aus den bislang unspinnbaren Pulvern bessere Elektroden für Lithium-Akkus, günstige Supraleiter für verlustfreien Stromtransport und elektrische Fasern für intelligente Kleidungsstücke entstehen.

"Mit ihren mechanischen Eigenschaften lassen sich diese Garne verknoten und verweben", schreibt die Gruppe um Ray H. Baughman von der University of Texas in Dallas. Möglich wird die Produktion dieser kristallinen und dennoch stabilen Fäden mit Netzwerken aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen. Auf diese deponierten die Forscher verschiedene Pulver unter Ausnutzung elektrostatischer Bindungskräfte. Diese beschichteten Nanoröhrchen verdrillten sie darauf zu reißfesten Fäden, die stabil genug waren, um zu komplexeren, dreidimensionalen Strukturen versponnen zu werden.

Da in den so entstandenen Fäden die extrem dünnen Nanoröhrchen nur einen sehr kleinen Anteil von einem bis fünf Gewichtsprozent hatten, zeigten sie die Eigenschaften der pulvrigen Beschichtungssubstanzen. Für die ersten Fäden wählten Baughman und Kollegen bespielsweise den Supraleiter Magnesiumborid, das Elektrodenmaterial Lithiumeisenphosphat oder den lichtaktiven Katalysator Titandioxid. Bisher konnten all diese Werkstoffe nur als spröde Blöcke oder auf Unterlagen aufgedampft verwendet werden. In Form von Garnen und gewobenen Stoffen jedoch eröffnen sich viele neue Anwendungen.

In weiteren Versuchen könnten nun die Langzeit-Stabilität dieser Fäden und die physikalischen Eigenschaften genauer untersucht werden. Gelingt es danach, dieses Spinnverfahren auf größere Mengen zu übertragen, locken flexible Elektroden in leistungsfähigen Lithium-Akkus, lichtaktive Textilien, die Strom aus Sonnenlicht gewinnen können, oder auch effizientere Brennstoffzellen.