«Kolloiden»

08. November 2017 17:02; Akt: 10.11.2017 00:05 Print

ETH entwickelt flüssigen Schutzschild für Satelliten

Eine Gewehrkugel mit einer Flüssigkeit aufhalten? Sogenannte «Kolloiden» können das. Diese Materialien könnten einst Satelliten vor Mikrometeoriten schützen.

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Winzige Siliziumkügelchen, Wasser und Glycerin: Diese Mischung haben Forschende um Lucio Isa von der ETH Zürich gemeinsam mit internationalen Kollegen unter die Lupe genommen, um die Eigenschaften dieser sogenannten «Kolloiden» besser zu verstehen.

Diese speziellen Flüssigkeiten wird fest, wenn Kräfte auf sie wirken, und absorbieren diese. Das macht sie beispielsweise für kugelsichere Westen oder Schutzschilde für Satelliten interessant, wie der Schweizerische Nationalfonds SNF am Mittwoch mitteilte. In dem vom SNF geförderten Projekt entwickelten Isa und sein Team ein neues Modell, um dem Geheimnis von Kolloiden auf den Grund zu gehen.

Die Kraft ist entscheidend

Je nach Intensität und Geschwindigkeit der auftreffenden Kraft absorbieren Kolloide diese anders, so das Ergebnis, von dem die Forschenden kürzlich im Fachblatt «PNAS» berichteten. Dabei gibt es einen gewissen Schwellenwert: Ist die Kraft eher schwach, ist die Zähflüssigkeit (Viskosität) der Flüssigkeit entscheidend.

«Stellen Sie sich vor, wie die winzigen Glaskügelchen in der Flüssigkeit schweben», erklärte Isa gemäss der Mitteilung. Sobald eine Kraft einwirke, fingen sie an, sich zu bewegen. «Dabei gerät auch die sie umgebende Flüssigkeit in Bewegung, und zwar je nach Viskosität schneller oder langsamer. Diese Bewegung des Fluids sorgt dafür, dass sich das Ganze verfestigt.»

Wenn jedoch eine extrem starke Kraft auftrifft wie beispielsweise eine Gewehrkugel, kann sich die Flüssigkeit zwischen den Kügelchen nicht mehr bewegen. Stattdessen verformen sich die Kügelchen. Daher werde die Absorption der Kräfte in diesem Fall vor allem durch die physikalischen Eigenschaften der Kügelchen bestimmt, so Isa. Mit den üblichen mathematischen Modellen liess sich dies jedoch bisher nicht abbilden.

Verdampftes Gold

Für ihr Modell sammelten die Forschenden Daten über die Reaktion der Siliziumkügelchen-Suspension in Wasser und Glyzerin bei einem heftigen Aufprall. Dafür mussten sie aber extrem starke Kräfte im Labor erzeugen – keine leichte Aufgabe, wie der SNF schrieb.

Um die Kräfte wie beim Aufprall einer Gewehrkugel zu imitieren, überzogen die Wissenschaftler einen kleinen Teil der Siliziumpartikel mit Gold. Diese Goldschicht konnten sie mit einem Laser verdampfen und so eine heftige Stosswelle erzeugen. Diesen «Aufprall» untersuchten sie unter dem Mikroskop mit Hochgeschwindigkeitskameras.

Die Ergebnisse liefern Grundlagenkenntnisse, die beispielsweise der Entwicklung neuartiger Schutzschilde für Satelliten den Weg ebnen könnten, so Isa. Kolloide könnten so Schäden durch staubkorngrosse, extrem schnelle Mikrometeoriten verhindern.

(mch/sda)

Die beliebtesten Leser-Kommentare

  • Peidi am 08.11.2017 18:30 Report Diesen Beitrag melden

    Schild?

    Es heisst DER Schild. Das Schild ist etwas anderes. Sollte man von einem Journi, der etwas mehr tut als SDA-Meldungen abzuschreiben eigentlich erwarten...

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  • HD Laeppli am 08.11.2017 19:02 Report Diesen Beitrag melden

    Keine Trump-Meldung

    Dieser interessante Artikell wäre mir nach den ganzen Promis und Werbung davor fast entfallen. Muss ich wohl zukünftig direkt ganz nach unten scrollen.

  • Onurb am 08.11.2017 18:30 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

    ich

    verstehe zwar fast nur Bahnhof, scheint aber interessant zu sein

Die neusten Leser-Kommentare

  • EMMM am 10.11.2017 00:17 Report Diesen Beitrag melden

    Nur noch

    Etwas mit Graphen beschichten, und schon ist der Schutzschild fast Perfekt.

  • Leandros am 09.11.2017 20:30 Report Diesen Beitrag melden

    endlich wieder mal

    ein Artikel zu Wissenschaft, der sich mal nicht nicht um Karies von Ötzi oder Mario-Gamende Forscher dreht.

  • Boris am 09.11.2017 13:44 Report Diesen Beitrag melden

    Im Weltraum bleibt aber nichts flüssig.

    Wie bleibt dann das flüssige Zeugs im Weltraum flüssig ? Und wie bringt die ETH etwas flüssiges dazu sich um den Satelliten zu haften, und dort zu bleiben ? Verschiedene Schichten spezielles Metall schützen die Raumfahrzeuge wohl sicher einfacher.

  • CrissCross1980 am 09.11.2017 13:11 Report Diesen Beitrag melden

    Da stellt sich mir die Frage...

    ...ob das Ganze dann im Weltraum (also im Vakuum und bei ca. -270°C) noch funktioniert. Wassser gefriert ja bekanntlich schon etwas früher...

  • Luke am 09.11.2017 09:40 Report Diesen Beitrag melden

    Wiederholungsgenauigkeit

    Guter Artikel. Bleibt noch die Frage betreffend Wiederholungsgenauigkeit... Geht die Flüssigkeit nach einem Ereignis wieder in den Usprungszustand zurück oder bleibt sie hart?

    • Mr. Soft Matter am 09.11.2017 14:24 via via Mobile Report Diesen Beitrag melden

      @Luke

      Hey Luke Die Flüssigkeit erscheint nur hart sobald die Krafteinwirkung schnell genug ist, da das Wasser zwischen den Partikeln nicht schnell genug entweichen kann. Die Suspension verhält sich in diesem Fall wie ein Festkörper. Bei langsamer Krafteinwirkung lassen sich die Partikel bewegen und verhalten sich flüssig. Dieser Vorgang ist i.d.R. reversibel.

    • Boris am 10.11.2017 07:10 Report Diesen Beitrag melden

      Nicht alles ist so klein.

      Und was ist wenn die Steinchen nur etwas grösser sind ? Entweicht dann die Flüssigkeit, durch die grössere Öffnung, oder hält das zusammen ? Ein Kraftfeld das die Partikel ablenkt wäre doch am effektivsten, oder ?

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