Künstlicher Kohlefasermuskel trägt eigenes Gewicht 12.600 Mal

Ein künstlicher, spiralförmiger Muskel aus mit Kohlefaser verstärkten Siloxan schafft, was keine natürliche Entsprechung kann: Das 12.600-fache seines eigenen Gewichts heben. Das geht aus der Veröffentlichung der Ergebnisse amerikanischer Forscher im Journal "Smart Materials ans Structures" hervor. Auch die übrigen Leistungsdaten sind beeindruckend: Der Kunstmuskel hält mechanischen Beanspruchungen von bis zu 60 Megapascal aus, hat hohe Zugfestigkeit und leistet eine spezifische Arbeit von bis zu 758 Joule pro Kilogramm, wie phys.org berichtet. Das ist das 18-fache eines natürlichen Muskels.

Eine nur 0,4 Millimeter dicke Faser kann 1,9 Liter Wasser um 3,5 Zentimeter anheben, wenn eine Spannung von 0,172 Volt pro Zentimeter angelegt wird. Die künstlichen Muskeln sind günstig herstellbar und leicht. Sie könnten in Robotern, Prothesen und Assistenzsystemen für Menschen zum Einsatz kommen. Die Herstellung erfolgt, indem Kohlefaserbündel in Polymethylsiloxan getaucht und anschließend zu Spiralen gedreht wird. So entsteht eine Faser mit einheitlicher Stärke und Form.

Die Muskelbewegung entsteht, wenn sich der Durchmesser der Fasern durch Anlegen einer Spannung, Zuführen von Wärme oder Aufquellen in einem Lösungsmittel erhöht. Dabei drückt das Siloxan die Kohlefasern im Material auseinander, was zu einem Zusammenziehen der Faser in Längsrichtung führt. In den Experimenten haben die Forscher eine künstliche Muskelfaser an der Decke befestigt und unten das zu hebende Gewicht angehängt. Dann wurde über Elektroden an den Enden Spannung angelegt. Das Material erwärmte sich und zog sich mitsamt dem Testgewicht zusammen.