Raleigh – Forscher an der North Carolina State University (NC State) http://ncsu.edu haben selbstheilende Kabel entwickelt, die ein spezielles Polymer als Außenhaut und eine flüssige Metalllegierung als Leiter nutzen. Sie lassen sich beispielsweise nach dem Zerschneiden wieder leitfähig zusammenstecken, wie ein aktuelles Demo-Video zeigt. Zudem sind die Kabel extrem dehnbar. „Sie haben großes Potenzial für die Anwendung bei Technologien, die in sehr belastender Umgebung zum Einsatz kommen könnten“, ist Michael Dickey, Chemietechniker an der NC State, überzeugt.
Kanäle voll Metall
Die Basis für die Entwicklung bildet ein im Handel erhältliches selbstheilendes Polymer, das praktisch die Isolierschicht des Kabels bildet. In dieses Polymer haben die Forscher zunächst mit festen Drähten winzige Tunnel, sogenannte mikrofluidische Kanäle, eingearbeitet und diese dann mit einer flüssigen Indium-Gallium-Legierung gefüllt, die ein guter Stromleiter ist. Das so entstehende Kabel ist sehr elastisch, was es nicht zuletzt für den Einsatz in flexibler und dehnbarer Elektronik brauchbar macht.
Freilich ist das nur ein Vorteil des neuen Kabels, denn es ist auch vollständig selbstheilend. Denn wird es an- oder gar abgeschnitten, oxidiert das Flüssigmetall und bildet dadurch eine Schicht, die ein Auslaufen der Legierung verhindert. So kann selbst ein komplett durchtrenntes Kabel wieder zusammengesteckt werden. Denn wenn die beiden Enden in Kontakt kommen, verbindet sich das Flüssigmetall wieder, während sich in der Polymerhülle molekulare Verbindungen neu formieren. Nach einigen Minuten sind die Kabelstücke verwachsen.
Einfach neu verdrahten
„Wir sind davon auch begeistert, weil es uns ermöglicht, komplexere Schaltkreise zu schaffen und bestehende Schaltungen nur mit einer Schere neu zu verdrahten“, sagt Dickey. Denn es sei möglich, Kabel einfach durchzuschneiden und dann in einer anderen Konfiguration mit neuen Verbindungen wieder zusammenzustecken. Außerdem geht sein Team davon aus, dass die selbstheilenden Kabel den Aufbau komplexer, dreidimensionaler Strukturen erlauben. Dazu müsste das Kabel so in Stücke geschnitten werden, dass beim Zusammenstecken in verschiedenen Winkeln die mikrofluidischen Kanäle wieder korrekt zusammentreffen.
pressetext.redaktionAnsprechpartner: Thomas Pichler
Kabel im Querschnitt: So funktioniert die Erfindung (Foto: NC State)