Schwammstruktur für erdbebensichere Häuser
Neuheit der RMIT University liefert höhere Festigkeit trotz geringeren Beton- und Stahleinsatzes
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Prototyp einer hochbelastbaren Schwammstruktur der RMIT University (Foto: rmit.edu.au) |
Melbourne (pte019/10.03.2025/12:30)
Forscher der RMIT University um Mike Xie haben Formteile aus Stahl entwickelt, deren Struktur der des Glasschwamms entlehnt ist und Gebäude erdbebensicherer machen soll. Dieses Lebewesen aus der Tiefsee gilt als unzerbrechlich und diente als Vorbild. Anders als normale Materialien, die bei Dehnung dünner und bei Stauchung dicker werden, dehnen sich die neuen Teile bei Streckung quer dazu aus. Das verleiht ihnen einzigartige Fähigkeiten: hohe Scherfestigkeit, Zähigkeit und die Fähigkeit, mechanische Energie zerstörungsfrei zu absorbieren.
Ergänzende Gitterstrukturen
"Auxetische Materialien können Aufprallenergie effektiv absorbieren und verteilen", so Postdoc Jiaming Ma. Der synthetische Glasschwamm der beiden Forscher hat eine komplexe gitterartige Struktur. "Jedes Gitter hat ein charakteristisches Verformungsverhalten, aber wenn man unterschiedliche Gitter so kombiniert wie im Tiefseeschwamm, ergänzen sie sich und behalten ihre Form, wenn sie mechanisch belastet werden", ergänzt Ma.
Das RMIT-Kombigitter ist bei gleichem Materialeinsatz eigenen Angaben nach 13 Mal steifer als bestehende auxetische Materialien, die eine wabenartige Struktur aufweisen. Es kann außerdem zehn Prozent mehr Energie absorbieren, ohne nachhaltig aus der Form zu geraten, und es kann um 60 Prozent mehr gedehnt werden als vergleichbare Materialien, ohne Schaden zu nehmen.
Für den künftigen Hochbau
"Dieses bioinspirierte auxetische Gitter bietet die bisher solideste Grundlage für die Entwicklung nachhaltiger Gebäude der nächsten Generation. Unser auxetisches Metamaterial mit hoher Steifigkeit und Energieabsorption könnte in verschiedenen Sektoren erhebliche Vorteile bieten, von Baumaterialien bis hin zu Schutzausrüstung und Sportgeräten oder medizinischen Anwendungen", weiß der zum Team gehörende Bauingenieur Ngoc San Ha zu berichten.
Es könne beispielsweise das Skelett von Gebäuden bilden, sodass weniger Stahl und Beton verwendet werden müssten, um ähnliche Festigkeiten wie im klassischen Hochbau zu erzielen. Die ersten Prototypen des synthetischen Schwamms bestehen den Wissenschaftlern nach aus Kunststoff. Jetzt machen sich die Forscher daran, sie aus Stahl herzustellen.
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