News - Forschung und Entwicklung vom 06/23/2014

Mechanische Tarnkappe

KIT-Forscher schützen die Prinzessin vor der Erbse

In den letzten Jahren wurden verschiedene physikalische Tarnkappen entwickelt. Objekte lassen sich etwa vor Licht, Wärme oder Schall verstecken. Was bis jetzt jedoch fehlte, war es, das Ertasten eines Objektes zu verhindern.

(Bild: KIT)

Eine vollkommen neue Art stellt die von Forschern des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickelte mechanische Tarnkappe dar. Grundlage der Tarnkappe ist ein sogenanntes Metamaterial, das aus einem Polymer-Werkstoff aufgebaut wird. „Hieraus bauen wir eine Struktur rund um den zu versteckenden Gegenstand, in der die Festigkeit auf definierte Weise vom Ort abhängt“, erklärt Tiemo Bückmann vom KIT, der Erstautor der Arbeit. „Die Kombination aus Präzision der Bauteile sowie der Größe des Gesamtobjekts stellte eine der großen Hürden in der Entwicklung der mechanischen Tarnkappe dar.“ Das Metamaterial ist ein nanometergenau geformter kristalliner Werkstoff. Er besteht aus nadelförmigen Stegen, deren Spitzen zusammentreffen. Die Größe der Kontaktpunkte ist genau berechnet, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erreichen. Auf diese Art entsteht ein Material, durch das ein Finger oder ein Messgerät nicht hindurch tasten kann.

In der nun vorgestellten Umsetzung der Tarnkappe ist in die unterste Lage eine harte Schale eingesetzt, in deren Hohlraum zu tarnende Objekte platziert werden können. Würde man oberhalb der harten Schale einen leichten Schaum oder sehr viele Lagen Watte schichten, wäre die Schale schwerer zu ertasten, aber noch als Form fühlbar. Erst der Einsatz der Metamaterialstruktur führt die Kräfte eines Tastfingers so ab, dass die Anwesenheit der Schale vollkommen getarnt ist. „Man kann es sich wie in Hans-Christian Andersens Märchen von der Prinzessin auf der Erbse vorstellen. Die Prinzessin bemerkt die Erbse trotz der vielen Matrazen. Nutzt man hingegen unser neues Material, würde eine Matratze ausreichen, damit die Prinzessin gut schlafen kann“, erläutert Bückmann.

Die mechanische Tarnkappe ist physikalische Grundlagenforschung, könnte aber das Tor für interessante Anwendungen in einigen Jahren aufstoßen, da sie Materialien mit frei wählbaren mechanischen Eigenschaften ermöglicht. Beispiele sind etwa sehr dünne, leichte und dennoch bequeme Campingmatrazen oder Teppiche, die darunterliegende Kabel und Rohre verbergen. (vs)

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