Schaltbarer Schutzschirm für Licht, Wärme und Mikrowellen

Singapur (Singapur) - Tintenfische sind wahre Meister der Tarnung. Mit ihren Muskeln kontrollieren sie pigmenthaltige Zellen in ihrer Haut und können so ihr Äußeres blitzschnell an die Umgebung anpassen. Dieses Prinzip ahmten nun Forschende aus Singapur und China für ein neuartiges Material nach, das auf Knopfdruck Licht, Wärme und Mikrowellen abschirmen konnte. Wie sie in der Fachzeitschrift „ACS Nano“ berichten, könnten solche schaltbaren Werkstoffe für intelligente Fenster, eine dynamische Wärmeregelung oder auch für Camouflage-Techniken genutzt werden.

Tintenfische erzielen ihre Verfärbungen nicht nur über die Dehnung pigmenthaltiger Zellen. Zusätzlich können die Tiere filigrane Strukturen in unteren Hautschichten kontrollieren, um den Kontrast ihrer Färbung zu erhöhen. Der bionische Nachbau von Zhichuan J. Xu von der Nanyang Technological University in Singapur und seinen Kollegen von der chinesischen Nanjing University ist im Vergleich viel einfacher aufgebaut. Den Forschenden genügte es, eine flüssige Suspension aus nur 30 Nanometer dünnen Drähten aus Silber auf eine elastische und etwas vorgedehnte Kunststofffolie zu verteilen und trocknen zu lassen.

Danach ließen die Forschenden die beschichtete Kunststofffolie um 30 Prozent zusammenziehen. Die Nanodrähte aus Silber formten dabei eine faltenreiche Oberfläche. Wegen dieser ungeordneten Struktur war die Folie nicht nur völlig blickdicht, auch Wärmestrahlung und sogar Mikrowellen wurden nahezu vollständig abgeblockt. Dehnte man dagegen die Folie wieder auf etwa die doppelten Maße, zeigte sie sich für alle elektromagnetischen Wellen vom sichtbaren Licht bis zur Mikrowelle transparent. Verantwortlich dafür waren Lücken in der filigranen Silberschicht.

In mehreren Versuchen demonstrierten Zhichuan J. Xu und Kollegen die schaltbare Abschirmung von sichtbarem Licht, Wärme und auch Mikrowellen. Selbst nach mehreren hundert Dehnungs- und Schrumpfungszyklen blieb die Kunststofffolie mitsamt ihren optischen Eigenschaften stabil. Nun nehmen die Forschenden mögliche Anwendungen für ihr Tintenfisch-Material in den Blick. „Es ist ein guter Ansatz, um adaptive, multispektrale mechano-optische Systeme zu entwickeln“, berichten sie. Als erste Anwendungsbereiche schlagen sie beispielsweise die Medizintechnik, das Wärmemanagement von Gebäuden und Tarnkappen-Technologien vor.