Chipforschung: "Spaghettimaterial" für stabilere Komponenten
Das MIT hat ein neues Metamaterial entwickelt, das "optisch an Spaghetti" erinnert und mit seiner Struktur eine bessere Dehnbarkeit und Widerstandsfähigkeit erreichen will.
Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern am Massachusetts Institute of Technology (MIT) hat ein neues Metamaterial vorgestellt, das sich durch hohe Flexibilität und Stabilität auszeichnet. Das Material kann auf das Dreifache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden, ohne zu zerbrechen.
Metamaterialien sind künstlich hergestellte Werkstoffe, deren besondere Eigenschaften weniger auf ihrer chemischen Zusammensetzung als vielmehr auf ihrer gezielten Mikrostruktur basieren. Sie werden so entworfen, dass sie gewünschte mechanische oder physikalische Eigenschaften aufweisen, die mit herkömmlichen Materialien nicht erreichbar wären. Das am MIT entwickelte Material besteht aus zwei miteinander verflochtenen Netzwerken:
- Ein stabiles, gitterartiges Grundgerüst.
- Ein Netzwerk aus spiralförmigen Fasern, die das Gitter umschlingen.
MIT-Metamaterial erinnert "optisch an Spaghetti"
Diese Struktur erinnert laut Carlos Roberta (Associate Professor beim MIT) optisch an Spaghetti, die sich um ein Gitter winden. Die Kombination aus starrem Gerüst und flexiblen Fasern sorgt dafür, dass das Material bei Belastung nicht sofort reißt, sondern sich stattdessen stark dehnen kann. Die spiralförmigen Fasern verhindern indes, dass sich Risse ungehindert ausbreiten und erhöhen die Energieaufnahme des Materials.
Für die Fertigung des Materials wurde Zwei-Photonen-Lithografie eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein hochpräzises 3D-Druckverfahren mit Laserlicht, das die Herstellung komplexer Mikrostrukturen ermöglicht. Beide Netzwerke bestehen aus demselben, zu Plexiglas ähnlichem Acrylkunststoff; die Herstellung in einem einzigen Schritt sorgt für eine enge Verzahnung der beiden Netzwerke.
In mechanischen Tests zeigte das Material eine deutliche Verbesserung gegenüber bisherigen Metamaterialien aus demselben Grundstoff. Es konnte auf das Dreifache seiner ursprünglichen Länge gedehnt werden, ohne zu brechen. Das entspricht einer etwa zehnmal höheren Dehnbarkeit als bei vergleichbaren Materialien mit herkömmlicher Struktur, wie das MIT erklärt. Zudem verbesserte sich die Dehnbarkeit weiter, wenn gezielt kleine Defekte oder Löcher in das Gitter eingebracht wurden. Diese Defekte sorgten für eine gleichmäßigere Verteilung der Belastung und stärkten die Wechselwirkung zwischen den Fasern.
Das Material könnte in verschiedenen Bereichen der Elektronik eingesetzt werden, hofft das MIT. Chips könnten künftig biegsamer gestaltet werden, was neue Geräteformen ermöglicht; Komponenten wie Leiterplatten könnten indes widerstandsfähiger gegen mechanische Belastungen werden. Auch Gehäuse und andere Bauteile sollen von der verbesserten Dehnbarkeit profitieren, etwa in tragbaren Geräten. Zuvor möchten die Forschenden untersuchen, wie sich das Prinzip auf andere Werkstoffe anwenden lässt und welche weiteren Eigenschaften, etwa elektrische Leitfähigkeit oder Temperaturbeständigkeit, sich damit beeinflussen lassen.
Quelle: MIT
Chips die man essen kann, wenn sie EoL sind... einfach lecker.