Arbeitsmodell des programmierbaren Materials auf dem Cover der Zeitschrift «Advanced Materials».
Empa-Forscher haben ein Blech entwickelt, das niemals scheppert: Bei ihrem neuen Werkstoff lassen sich Schwingungen sich per Knopfdruck dämpfen. Mit so einem programmierbaren Material könnten Maschinen und Anlagen stabiler und einfacher gebaut werden, wie die Materialforschungsanstalt Empa mitteilt.
Der Prototyp ist eine Aluminiumplatte von einem Millimeter Dicke. Um die Wellenausbreitung zu kontrollieren, sind zehn kleine Alu-Zylinder auf dem Metall befestigt. Zwischen Blech und Zylindern sitzen sogenannte Piezo-Scheiben, die elektronisch angeregt werden können und dann blitzschnell ihre Dicke verändern.
Maschinen deutlich stabiler und leichter konstruieren
So kann das Forscherteam um Andrea Bergamini genau kontrollieren, ob und wie sich Wellen im Blechstreifen ausbreiten dürfen. Diese Dämpfung ist von federnd bis völlig steif variierbar, denn die Piezo-Elemente können in Sekundenbruchteilen ihre Eigenschaften ändern. Den Prototypen stellen die Forscher im Fachblatt «Advanced Materials» vor.
Mit so einem Material liessen sich Anlagen und Maschinen deutlich stabiler und zugleich leichter konstruieren, schrieb die Empa. Bisher mussten die gewünschten Schwingungseigenschaften bereits bei der Auswahl des Materials gewählt werden. In Zukunft könnte das Material auf aktuelle Messwerte von Vibrationen reagieren und seine Schwingungseigenschaften blitzschnell anpassen.
Unsichtbare Materialien
Das dämpfbare Blech ist ein sogenanntes Metamaterial. Solche periodisch aufgebauten künstlichen Materialien haben interessante Eigenschaften: Sie können von aussen einwirkende Energieformen verändern, zum Beispiel Licht von bestimmter Wellenlänge so absorbieren, dass das Material unsichtbar wird. Das neue Empa-Material etwa reagiert auf Schwingungen - also Schallwellen.
In einem Folgeprojekt soll die Programmierbarkeit des Prototypen erweitert werden, indem die einzelnen Piezo-Elemente verschaltet werden. An der Arbeit waren auch Forscher der ETH Zürich sowie des «Georgia Institute of Technology» beteiligt.
