Wundermaterial: Spinnenseide als Herzschlagmesser

Mithilfe einiger weniger relativ einfacher Produktionsschritte haben die Wissenschaftler eine Hybridversion beider Materialien produziert, die die besonderen Eigenschaften beider Stoffe kombiniert. Das Ergebnis ist ein Verbundmaterial, das nicht nur enorm belastbar, sondern gleichzeitig auch flexibel und elektrisch leitfähig ist. Dadurch kann die Spinnenseide-Kohlenstoffnanoröhrchen-Kombination etwa ideal in biegsamen medizinischen Geräten verbaut werden, wo sie sensibel genug ist, um sogar den Herzschlag eines Menschen zu erfassen.

«Diese Ergebnisse eröffnen vollkommen neue Möglichkeiten für die Konzipierung und Gestaltung von Sensoren und Messgeräten», zitiert der NewScientist die US-Bioingenieurin Kimberly Hamad-Schifferli vom Massachusetts Institute of Technology (MIT). Die Forschungsarbeit ihrer Kollegen aus Florida habe ungemeines Potenzial. «Mit dieser Entwicklung sind alle möglichen verschiedenen geometrischen Formen denkbar», betont die Expertin. Es gebe zwar noch andere Methoden, um Kohlenstoffnanoröhrchen mit biologischen Materialien zu verbinden. «Im Vergleich zu diesem Ansatz benötigen sie aber teures Equipment und Chemikalien. Das Endprodukt ist auch nicht so gut formbar», so Hamad-Schifferli.

Einfache Herstellung

Um das neue «Wundermaterial» herstellen zu können, haben Eden Steven und sein Team an der Florida State University zunächst eine ganze Menge Spinnenseidebündel einer speziellen Gattung («golden orb-weaver spider») gesammelt. Anschliessend wurde ein Pulver aus Kohlenstoffnanoröhrchen derart elektrisch aufgeladen, dass es an der natürlich geladenen Seide haften blieb. Zu guter Letzt wurden beide Materialien mit einigen wenigen Tropfen Wasser vermengt und zwischen zwei Schichten von Teflon gepresst. Nachdem das Wasser wieder getrocknet war, wiesen die Seidenfäden eine hauchdünne Beschichtung mit Kohlenstoffnanoröhrchen auf.

Das Besondere an diesem Produkt: Der Verbundstoff ist dreimal so zäh wie Spinnenfäden in der Natur und besitzt eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit. «Da sich die Spinnenfäden auf natürliche Art und Weise ausdehnen und zusammenziehen, wenn sie auf verschiedene Feuchtigkeitsniveaus treffen, kann auch der Hybridstoff leicht manipuliert werden, um gute elektronische Kontakte für eine Verkabelung herzustellen», erläutert Steven.

Vielseitige Anwendungen

Die Anwendungsmöglichkeiten des innovativen Werkstoffs sind vielseitig. Eines der interessantesten Einsatzgebiete könnte in medizinischen Messgeräten wie beispielsweise Pulsmessern liegen. Heute erhältliche Exemplare sind zumeist aus sehr festen und starren Materialien gefertigt, was ihren Nutzen in der Praxis deutlich einschränken kann. Mithilfe der Kombination aus Spinnenseide und Kohlenstoffnanoröhrchen können solche Produkte in Zukunft bald auch wesentlich flexibler gestaltet werden. So könnte ein Pulsmesser etwa einfach als biegsames Band um das Handgelenk oder sogar nur um einen Finger des Nutzers gelegt werden und würde immer noch ein akkurates Messergebnis liefern.

(asp/pte)