Forscher feiern Durchbruch: Flugzeuge könnten im Flug transformieren

Die Vorstellung, ein Flugzeug könnte während des Flugs seine Form ideal für die aktuellen Bedingungen anpassen, klingt nach Science Fiction. Doch genau diesen Ansatz verfolgen Forscher*innen des KTH in Stockholm. 

Mit „programmierbarer Materie“ wird Material beschrieben, das sich bei Bedarf neu anordnen und damit ihre physikalischen Eigenschaften, Form oder Funktion ändern kann. Das Forschungsteam spricht dabei von einem Durchbruch, der bei den Tests gelungen sei.

In einer Studie im Fachmagazin Advances Functional Materials verwendeten die Forscher*innen Paraffin. Es besteht aus Mineralöl und ist ein sogenanntes Phasenwechselmaterial, das in der Bautechnik als Wärmespeicher genutzt wird. Es schmilzt bereits bei Zimmertemperatur und geht dabei von einem festen weißlichen zu einem durchsichtigen öligen Material über. 

Neue Methode "pumpt" Material an neuen Einsatzort

Um die Zustände zu kontrollieren, haben die Forscher*innen eine neue Methode entwickelt. Die Idee ist, dass ein festes Objekt zum Teil aus Phasenwechselmaterial besteht. Beim „Fest-Flüssig-Phasenwechselpumpen“ wird das Material nach Bedarf verflüssigt, transportiert und erstarrt wieder.

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Zum Schmelzen kommt im Versuch ein Laser zum Einsatz. Durch das Schmelzen wird die Dichte des Materials niedriger und es wird zum gewünschten Einsatzort „gepumpt“. Dort verfestigt es sich wieder. Dadurch könnte etwa Materie hinzugefügt, entfernt, geteilt oder repariert werden, erklären die Forscher*innen. Anschließend können sie wieder in ihre ursprüngliche Form zurückgebracht werden. 

Autos, Flugzeuge und Zimmer, die sich selbst umbauen

Die Studienleiter*innen Danica Kragic, Wouter van der Wijngaart und Kerem Kaya sehen zukünftige Anwendungsfälle in Umgebungen, die nicht oder nur schwierig erreichbar sind, wie etwa im Weltraum oder in der Tiefsee. Auch für Autos und Flugzeuge sehen sie Möglichkeiten. 

Die Luftfahrt wird besonders hervorgehoben. So könnten etwa die Tragflächen von Flugzeugen im Flug ständig ihre Form verändern, um für den aktuellen Luftwiderstand optimiert zu werden. Dies würde vor allem den Treibstoffverbrauch reduzieren. Möglich sei auch, dass bei niedrigen Fluggeschwindigkeiten die Gefahr eines Strömungsabrisses reduziert wird und Landungen bei schwierigen Windbedingungen sicherer werden.

Sogar Besprechungszimmer, die sich auf die aktuelle Personenzahl umkonstruieren, seien möglich. Die Forschenden haben hierfür eine Vision, dass immer genau die Anzahl an Stühlen aus dem Material generiert wird, die gerade nötig ist.

Bis das aber Realität werden kann, ist es noch ein langer Weg. Die Forscher*innen konnten das Prinzip bisher mit Materialen demonstrieren, die sich einfach schmelzen lassen und auch schnell wieder erstarren, wie eben Paraffin. Zudem wurde die Studie bisher nur auf zweidimensionaler Ebene durchgeführt.