Fleischfressende Pflanzen und Orchide-en am Katzensee

Das ist ein Untertitel

Perlmutt ist ein Wunder der Natur. Obwohl es fast nur aus Kalk besteht – eigentlich ein sehr spröder Stoff – ist es extrem stabil, zäh und gleichzeitig leicht. Das liegt an seiner genialen Mikrostruktur: winzige Plättchen sind wie Backsteine aufgeschichtet, und eine organische Schicht hält sie zusammen. So entsteht ein Material, das kaum bricht. Genau das ist uns zum ersten Mal gelungen. Statt Kalk haben wir Aluminiumoxid verwendet – ein sehr robustes Mineral. In einem rotierenden Magnetfeld richten wir die Plättchen wie Soldaten in Formation aus. Als „Kleber“ dient ein Harz, das wir unter hohem Druck und bei 1000 Grad aushärten.

Ein Verbundstoff, der Perlmutt extrem ähnlich ist – nur besser. Wir haben die Aluminiumoxid-Plättchen zusätzlich mit Titanoxid beschichtet. Ab etwa 800 Grad bilden sich winzige Brücken zwischen den Plättchen. Diese verstärken das Material nochmals enorm. Am Ende hatten wir Werte für Härte, Steifigkeit und Bruchzähigkeit, die einen Weltrekord für solche bio-inspirierten Materialien darstellen.

Das ist ein Untertitel

Herr Studart, was fasziniert Sie an Perlmutt?

Perlmutt ist ein Wunder der Natur. Obwohl es fast nur aus Kalk besteht – eigentlich ein sehr spröder Stoff – ist es extrem stabil, zäh und gleichzeitig leicht. Das liegt an seiner genialen Mikrostruktur: winzige Plättchen sind wie Backsteine aufgeschichtet, und eine organische Schicht hält sie zusammen. So entsteht ein Material, das kaum bricht.

Lässt sich diese Struktur nachbauen?

Genau das ist uns zum ersten Mal gelungen. Statt Kalk haben wir Aluminiumoxid verwendet – ein sehr robustes Mineral. In einem rotierenden Magnetfeld richten wir die Plättchen wie Soldaten in Formation aus. Als „Kleber“ dient ein Harz, das wir unter hohem Druck und bei 1000 Grad aushärten.

Was kam bei ihrem Experiment heraus?

Ein Verbundstoff, der Perlmutt extrem ähnlich ist – nur besser. Wir haben die Aluminiumoxid-Plättchen zusätzlich mit Titanoxid beschichtet. Ab etwa 800 Grad bilden sich winzige Brücken zwischen den Plättchen. Diese verstärken das Material nochmals enorm. Am Ende hatten wir Werte für Härte, Steifigkeit und Bruchzähigkeit, die einen Weltrekord für solche bio-inspirierten Materialien darstellen.

Ist künstliches Perlmutt also härter als das Original?

Ja. Wir konnten die Natur übertreffen. Dabei können wir die Eigenschaften beeinflussen. Je nachdem, wie viel Druck, Temperatur oder Titanbrücken wir einsetzen, lässt sich die Balance zwischen Härte, Leichtigkeit und Zähigkeit anpassen.

Wofür könnte man so ein Material brauchen?

Überall dort, wo etwas extrem leicht und stabil sein muss: in der Luft- und Raumfahrt, im Flugzeugbau, vielleicht auch in der Bauindustrie. Stellen Sie sich vor, eine Rakete oder ein Flugzeugflügel könnte dank unserer Methode deutlich stabiler und gleichzeitig leichter werden.

Fliegen wir also bald mit künstlichem Perlmutt, „made in Zürich“?

(lacht) Durchaus denkbar! Unsere Arbeit zeigt jedenfalls: Die Natur ist ein fantastischer Ingenieur. Aber mit moderner Wissenschaft können wir ihre Tricks sogar verbessern.