Wahre Stärke kommt von innen
Zähne oder Perlmutt sind so hart wegen ihrer besonderen Materialzusammensetzung und der geringen Größe der mineralischen Bausteine.
National Geographic,
Geographica, S. 14, August 2003
NG0803 - Neidisch schauen Ingenieure auf Mutter
Natur und fragen sich wie sie es schafft, so harte und doch
bruchsichere Materialien wie Knochen, Zähne oder Perlmutt
herzustellen. Diese Stoffe sind hart wie Glas, ohne so
leicht zu splittern, und zäh wie Gummi, aber
widerstandsfähiger. Gleichzeitig sind sie besonders
unempfindlich gegen Materialfehler, wie winzige Risse, die
oft der Ausgangspunkt für größere Schäden sind. Bekannt
war, dass dies am Kompositcharakter der Biomaterialien
liegt: In eine weiche und zähe Grundsubstanz aus Eiweiß
sind härtende Mineralpartikel eingelagert. Doch das ist
nicht das ganze Geheimnis.
Materialforscher aus Deutschland und Österreich
errechneten, dass die Größe der Mineralpartikel
entscheidend ist. Je kleiner die härtenden Teilchen sind,
desto besser. Unterhalb von 30 Nanometer sind sie völlig
unempfindlich gegen Materialfehler, so die Forscher. Das
ist so kurz, dass Spannungen, die im Material auftreten,
einfach keinen Halt finden, um sich aufzubauen. Zähne sind
besonders hart weil ihre mineralischen Partikel nur einige
Nanometer groß sind. Nicht ganz so stabil sind
Muschelschalen, weil ihre Mikropartikel einige hundert
Nanometer erreichen. Aber auch das ist immer noch fester
als bei vielen vom Menschen hergestellten Materialien.
National Geographic,
Geographica, S. 14, August 2003
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