Neben Leichtmetallen wie Aluminium werden immer häufiger auch Verbundmaterialien in tragenden Anwendungen verbaut. Weil diese neue Materialien noch wenig erprobt sind, müssen Methoden entwickelt werden, die ein mögliches Versagen frühzeitig anzeigen. Mit einem Material, das sich sozusagen selbst diagnostiziert, haben Forschende der Zürcher ETH und der Uni Freiburg dieses Problem elegant gelöst.

Die Forscher haben einen Leichtgewichts-Werkstoff geschaffen, der durch eine Farbänderung innere Verformungen und damit ein mögliches Materialversagen anzeigt, bevor etwas Schlimmes passiert. Das aus einzelnen Schichten zusammengesetzte Laminat ist offenbar transparent, bruchfest und trotzdem sehr leicht.

Unzählige Glasplättchen

Die Schichten des Laminats bestehen abwechselnd aus Kunststoff und künstlichem Perlmutt. Letzteres ist eine Spezialität des ETH-Labors für Komplexe Materialien und ist dem biologischen Vorbild der Muschelschale nachempfunden. Es besteht aus unzähligen, parallel angeordneten Glasplättchen, die verdichtet, gesintert (auf spezielle Art erhitzt) und durch ein Polymer-Harz verfestigt werden. Dadurch wird es äusserst hart und bruchfest.

Die zweite Schicht besteht aus einem Polymer, dem die Forschenden ein synthetisiertes Indikatormolekül beimengten. Dieses Molekül wird durch Dehnungskräfte, die im Polymer auftreten, aktiviert. Dadurch verändert sich dessen Fluoreszenz. Je stärker die Materialdehnung, desto intensiver leuchtet das Material.