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Text: Thomas Masuch
Diese gummiartigen Werkstoffe bestehen aus mikroskopisch kleinen Elastomer-Partikeln, die durch ein weicheres Elastomer-Netzwerk miteinander verbunden sind. Ursprünglich wurden DNGEs als 3D-Druckmaterial entwickelt, um Bauteile mit präzisen mechanischen Eigenschaften herstellen zu können.
Nun hat das Forschungsteam in einer Folgestudie gezeigt, dass die Materialarchitektur auch einen unerwarteten Vorteil bietet: eine hohe Widerstandsfähigkeit sowohl gegen Bruch als auch gegen Materialermüdung. Während es ursprünglich darum ging, die Verarbeitbarkeit des Materials zu verbessern, stellt sich nun heraus, dass die Materialien gleichzeitig außergewöhnlich zäh sind. Laut Esther Amstad, Leiterin des SMaL, beruht diese Zähigkeit auf wiederholten Mechanismen der Energie-Dissipation: Auch wenn das Material immer wieder Energie aufnimmt, wird es nicht dauerhaft beschädigt.
Die beiden Netzwerke bestehen aus granularen Elastomer-Partikeln und aus weichem Elastomer und teilen sich laut Amstad die mechanische Belastung. Dadurch wird das Material insgesamt widerstandsfähiger. In Versuchen erreichten optimierte DNGEs eine 15-mal so hohe Bruchzähigkeit und eine bis zu dreimal so hohe Ermüdungsbeständigkeit wie vergleichbare Elastomere.
Als mögliche Anwendungen nennt das Forschungsteam zum Beispiel Soft-Robotik-Systeme, flexible Elektronik und biomedizinische Geräte, deren Komponenten über lange Zeiträume wiederholten Belastungen ausgesetzt sind. Die DNGE-Materialen könnten die Lebensdauer dieser Systeme verlängern.
