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Pressemitteilung BoxID: 583294 (ETH Zürich)
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Der Natur abgeschaut

(PresseBox) (Zürich, ) Mit dem «Spark Award» zeichnet die ETH Zürich ihre innovativste und wirtschaftlich vielversprechendste Erfindung aus. In diesem Jahr geht der Preis an eine Gruppe um Professor André Studart für ein neues Verbundmaterial. Die Idee dazu lieferte die Natur.

Die Jury hatte es nicht leicht: Allein im vergangenen Jahr wurden an der ETH Zürich 130 Erfindungen gemacht, von denen 81 zum Patent angemeldet wurden. Mit dem «Spark Award» zeichnet die ETH Zürich jährlich ihre Forscher für die originellste Idee mit dem grössten wirtschaftlichen Potential aus. «Damit wollen wir ein Zeichen setzen für die zündendste Idee, den innovativen Geist und die Innovationskraft der ETH-Forschenden», sagt Roland Siegwart, Vizepräsident für Forschung und Wirtschaftsbeziehungen.

Neues Verbundmaterial

Träger des diesjährigen «Spark Award» sind André Studart, Professor für komplexe Materialien, Rafael Libanori und Randall Erb. Die Gruppe entwickelte ein neuartiges Verbundmaterial (siehe Bericht in ETH Life). Werden zum Beispiel ein weiches und ein hartes Material miteinander verbunden und dieses Komposit bewegt oder belastet, so kann es dabei beschädigt werden. In der Natur wird der Übergang von starren Knochen und beweglichen Sehnen dadurch gelöst, dass die festen und die geschmeidigen Bestandteile fliessend ineinander übergehen. Inspiriert von Beispielen aus der Natur entwickelten die Forscher ein Kompositmaterial auf Basis von Polyurethan, das mit einer neuen Produktionsmethode hergestellt wird. Die mechanische Festigkeit zwischen der weichsten und der härtesten Schicht überbrückt bei diesem Material einen 100'000-fachen Härteunterschied. «Bei Sehnen und Knochen liegt der Unterschied lediglich im Hunderter-Bereich», betont Studart. Dies führt zu einem nahezu vollständigen Abbau von Spannungen beim spröd-harten Materialanteil bei einer Längendehnung des Gesamtmaterials.

Vielfach einsetzbar

Getestet haben die Forscher das neue Material an Elektronikbauteilen. Sie setzten diese auf Schutzinseln aus dem neuen Material. Selbst eine Dehnung um 350 Prozent beschädigte die Bauteile nicht. Bei bisherigen Methoden reicht schon eine Dehnung des Trägermaterials von 13 Prozent aus, um die Bauteile zu brechen. In Zukunft möchte die Gruppe ihre Methode so weiterentwickeln, dass sie für verschiedene Materialien eingesetzt werden kann. Anwendungsmöglichkeiten wären beispielsweise biomedizinische Implantate oder in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, wo verschiedene Verbundmaterialien eingesetzt werden. Doch auch als Trägermaterial für flexible Elektronik, die in Kleidung eingenäht Körperfunktionen überwachen kann, kommt das neue Material in Frage.

Alle Anwendungsbereiche verzeichneten in den vergangenen Jahre hohe Zuwachsraten. So schätzen Experten, dass allein der Markt für Verbundmaterialien bis 2017 um jährlich 5,4 Prozent wachsen wird und damit weltweit ein Umsatz von rund 30 Milliarden Dollar generiert werden kann.

Weitere Finalisten

Neben den Gewinnern qualifizierten sich vier weitere Erfindungen für den «Spark Award».

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Blickkorrektur für Video-Chat-Systeme
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