Forscher spalten Spinnfäden

Freitag, 2. März 2007, 6:01 • Rubrik Physik, Technik.

Ob das Netz einer Spinne oder die pflanzliche Zellwand – zahlreiche Werkstoffe der Natur sind aus feinsten Fasern aufgebaut. Eine chinesisch-amerikanische Forschergruppe hat eine verblüffend einfache Methode gefunden, um diese Konglomerate wieder in ihre Einzelteile zu zerlegen. Eine ausgiebige Ultraschallbehandlung spaltet sie in einen Wust von Nanofasern.

Solche Millionstel Millimeter dünne Fasern aus Seidenproteinen, Zellulose, Kollagen oder Baumwolle könnten in Bio- und Nanotechnologie zum Einsatz kommen, glauben die Forscher um Hong-Ping Zhao von der Tsinghua University in Beijing. Besonders attraktiv mache sie die Kombination aus Festigkeit und Elastizität bei gleichzeitiger biologischer Verträglichkeit und Abbaubarkeit.

Um beispielsweise Nanofasern aus Spinnenseide herzustellen, gaben die Forscher einige Zehntel Gramm Spinnfäden in etwas Wasser. Dann setzten sie das Gemisch intensiven Ultraschallwellen einer Leistung von bis zu 1 Kilowatt aus. Binnen 45 Minuten bildete sich ein Bodensatz aus 25 bis 100 Nanometern feinen Fasern. Die Verteilung der Faserdicke variierte mit Dauer und Intensität der Behandlung, berichten die Forscher im Fachblatt “Applied Physics Letters”.

Auf die gleiche Art und Weise konnten Zhao und Kollegen auch Seide von Seidenraupen, Kollagen aus Fischschuppen, Chitin aus Krebspanzern sowie Zellulose aus Baumwolle, Bambus, Holz und Hanf in Einzelfasern zerlegen. Verantwortlich für diesen Effekt sind vermutlich winzige Gasblasen, die im Rhythmus der Ultraschallwellen wachsen und wieder kollabieren. Dadurch ausgelöste Schockwellen und Strömungen könnten den Zusammenhalt zwischen und in den Faserbündeln lösen.

Forschung: Hong-Ping Zhao und Xi-Qiao Feng, Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University, Beijing, und Huajian Gao, Division of Engineering, Brown University, Providence, Rhode Island

Veröffentlichung Applied Physics Letters, Vol. 90, Artikel 073112, DOI 10.1063/1.2450666

WWW:
Department of Engineering Mechanics, Tsinghua University
Gao Group, Brown University
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