Aerogel oder Superisolator!

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Autor:fee
Neue Materialien interessieren mich immer und ich bin jedesmal wieder erstaunt, was sich die Wissenschaftler auf diesem Gebiet so einfallen lassen.
Das Neueste (zumindest für mich, der Artikel ist schon ein paar Monate alt) sind Aerogele. Und auch diese Aerogele sind nicht so neu, aber eine Methode, um deren dreidimensionale Nano-Struktur sichtbar zu machen.

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Bei Aerogelen handelt es sich um schaumartige, hochporöse Feststoffe, die, meisst basierend auf Silikaten, durch eine Reaktion, der sogenannten Sol-Gel-Prozess, erzeugt werden können. Diese Materialien weisen zum Teil Eigenschaften auf, als kämen sie direkt aus dem letzten Science Fiction Film. Die Dichte ist bei allen Aerogelen extrem niedrig und einen aktuellen Eintrag im Guiness Buch der Rekorde gibt es dazu auch schon. Aufgrund dieser porösen Eigenschaften sind manche Vertreter auch hervorragende Temperaturisolatoren. Ausserdem können Aerogele im Vergleich zu ihrer Masse besonders grosse Lasten tragen. Ausserdem verwendet die NASA Aerogele, um schnelle Meteoritenfragmente einzufangen, die in das Material eindringen und effektiv abgebremst und aufbewahrt werden. Ähnliche Strukturen kommen auch in der Natur vor, wenn stabiler Leichtbau gefragt ist, wie zum Beispiel beim Vogelknochen.

Hier ein Video von Quest Lab:

Um mehr über die Feinstruktur dieser Materialien zu erfahren, haben Wissenschaftler sich einer Messmethode der Proteinanalyse bedient, der sogenannten Röntgenstrukturanalyse. Dabei wird ein Material mit einem Röntgenstrahl, der ähnlich einem Laserstrahl gebündelt wird, durchstrahlt. Aus hunderten von Einzelaufnahmen, die molekulare Dichten abbilden, kann dann die dreidimensionale Anordnung der Grundbausteine untersucht werden. Da diese Materialien nur bedingt lichtdurchlässig sind, und auch von Elektronen im Elektronenmikroskop nur bedingt durchdrungen werden, war dies nur mit Röntgenstrahlung möglich. Dafür wurde ein Tantalumoxid Nanoschaum untersucht und dessen strukturelle Eigenschaften kartiert. Aus diesen Messungen konnten sie erstmals eine Struktur in der Dimension von mehreren Mikrometern Dicke darstellen, was neue Einblicke in das Innenleben dieser sonderbaren Stoffe lieferte. Die Forscher sind überzeugt, dass solche Materialien in den verschiedensten Aspekten zur Anwendung kommen werden und dementsprechend Untersuchungsmethoden, um diese genau zu charakterisieren, benötigt werden.

A. Barty, S. Marchesini, H. N. Chapman, C. Cui, M. R. Howells, D. A. Shapiro, A. M. Minor, J. C. H. Spence, U. Weierstall, J. Ilavsky, A. Noy, S. P. Hau-Riege, A. B. Artyukhin, T. Baumann, T. Willey, J. Stolken, T. van Buuren, J. H. Kinney (2008). Three-Dimensional Coherent X-Ray Diffraction Imaging of a Ceramic Nanofoam: Determination of Structural Deformation Mechanisms Physical Review Letters, 101 (5) DOI: 10.1103/PhysRevLett.101.055501

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Kategorie: Wissenschaftsnews

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  1. [...] anschaulich erklaert. Plasmakugeln, Pendel und interessante Materielien wie Aerogele (siehe auch hier) sind vorhanden. Im Museumsinternen Planetarium werden die Sternenbilder gezeigt, im Streichelzoo [...]

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