TU Bergakademie Freiberg entwickelt einzigartigen Werkstoff aus marinem Badeschwammskelett

Ein Ausschnitt des neuartigen Kohlenstoffschwamms.
Wissenschaftler/innen der TU Bergakademie Freiberg haben gemeinsam mit einem internationalen Forscherteam die Struktur eines marinen Badeschwammskeletts entschlüsselt und daraus einen neuartigen dreidimensionalen Verbundwerkstoff für die moderne Werkstoffindustrie entwickelt.

Das sogenannte „Grafit“ besitzt einzigartige strukturelle, mechanische und thermische Eigenschaften und könnte der Industrie künftig als zentimeterkleiner Katalysator dienen. Vorbild für den neuartigen Werkstoff ist das karbonisierte 3D-Skelett eines marinen Badeschwammes. Dieses besteht aus kollagenhaltigen Spongin und ist aufgrund seiner mehrschichtigen Nanofasern besonders stabil und hitzebeständig.

In verschiedenen Versuchen haben die Wissenschaftler/innen um Prof. Hermann Ehrlich von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg die Spongin-Gerüsten bei Temperaturen bis zu 1200 Grad Celcius karbonisiert. Der daraus entstehende Kohlenstoffschwamm ähnelt der Form und der einzigartigen Mikroarchitektur des ursprünglichen Spongin-Gerüsts und ist so stabil, dass er sich mit einer Metallsäge zu beliebigen Formen schneiden lässt. Überzogen mit einer Metallschicht wird er zudem zu einem einzigartigen Hybridmaterial mit hervorragender katalytischer Leistung.

„Damit haben wir einen neuen Weg zur Nutzung von bekannten Badeschwämmen gefunden. Statt nur für kosmetische können wir diese jetzt auch für moderne Technologien nutzen, „ freut sich Prof. Ehrlich. Gemeinsam mit seinem Team erarbeitet er für die Industrie erste Vorschläge zur Herstellung des biomimetisch inspirierten Katalysators. Seit zwei Jahren erforscht das 29-köpfige Team die von der Natur entwickelte und seit 600 Millionen Jahren bestehende Struktur der nachwachsenden marinen Schwämme, um biomimetische Modelle als alternativen zu Plastikgerüsten für die moderne Werkstoffwissenschaft zu entwickeln. Unterstützt werden sie dabei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Sächsischen Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst.

Die Forschungsarbeit wurde am 4. Oktober in der renommierten Zeitschrift "Science Advances" veröffentlicht: https://advances.sciencemag.org/content/5/10/eaax2805.full.

Die Extreme Biomimetik ist ein neues wissenschaftliches Spezialgebiet an der TU Bergakademie Freiberg. Dieses beschäftigt sich mit der Untersuchung natürlicher und künstlicher Phänomene zur Entwicklung neuartiger bioinspirierter 3D-Verbundwerkstoffe. Dafür nutzen die Wissenschaftler/innen nachwachsende, natürlich vorkommende und ungiftige organische Gerüste- im Zentimeter- bis Metermaßstab.

Ansprechpartner: 
Prof. Dr. Hermann Ehrlich, Tel.: +49 3731 39 2867