Materialforschung

Forscher machen Spinnenseide extrem reißfest

Das Forschungsprojekt birgt großes Potenzial: Wissenschaftler aus Halle ist es gelungen, die hauchdünne Spinnenseide deutlich reißfester und dehnbarer zu machen. Das Material könnte im Flugzeug- und Fahrzeugbau sowie in der Weltraumtechnik Anwendung finden. Ein Problem ist allerdings noch die Gewinnung von Spinnenseide.

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Forschern am Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle ist ein Kunststück geglückt: Mit einem speziellen Zusatz von Metallen haben sie hauchdünne Spinnenseide deutlich reißfester und dehnbarer gemacht. Dazu wurden dem natürlichen Spinnenfaden Metallatome infiltriert. Auf dieses Weise ließen sich möglicherweise auch andere natürliche wie synthetische Fasern kräftigen, schreibt die Forschergruppe um Mato Knez im US-Fachjournal „Science“.


Die Wissenschaftler konnten zeigen, dass ein mit Metallionen behandelter Spinnenfaden selbst unter großem Zug nicht reißt. „Er lässt sich auch zweimal so stark dehnen wie ein natürlicher Spinnenfaden“, erklärte Knez. Da das behandelte Material starkem Zug und kräftiger Dehnung standhalte, nehme es zehnmal mehr Energie auf als das naturbelassene, bevor es reiße, erläuterte der Forscher.


Daher könne es sich etwa dafür eigen, um eine volle Fahrt oder einen freien Fall zu bremsen – beispielsweise den Sturz eines Bergsteigers. Zudem könnten Materialien mit solchen Eigenschaften im Flugzeug- und Fahrzeugbau oder in der Weltraumtechnik Anwendung finden – generell überall dort, wo leichte, starke und flexible Werkstoffe gefragt sind, erklärte Knez. „Für die Praxis verspricht unsere Arbeit großes Potenzial, weil wir mit unserer Methode auch viele andere Biomaterialien reißfester und dehnbarer machen können."


Wichtige Voraussetzung dafür sei, dass die Naturstoffe als wesentlichen Bestandteil Proteine enthalten. Fasern aus dem Protein Kollagen etwa, die Knochen vor Brüchen und die Haut vor Rissen schützen, haben Knez und seine Mitarbeiter bereits durch die Metallbehandlung gestärkt. Die Kräftigungskur für Spinnfäden und andere Eiweißfasern wirke jedoch nur, wenn die Metallionen auch in die Fasern eindringen.


Trotz der verbesserten Eigenschaften werde metallbehandelte Spinnenseide künftig wohl weder Kotflügel noch Tragflächen verstärken, meint Knez. „Es ist wahrscheinlich kaum möglich, natürliche Spinnenseide im großen Stil zu gewinnen.“ Denn die Tiere ließen sich nur unter großem Aufwand halten und seien auch beim Spinnen nicht besonders produktiv. Vom praktischen Nutzen des Kraftschubs für das Material ist Knez dennoch überzeugt: „Wir setzen darauf, dass wir auch die Eigenschaften von synthetischen Materialien, die natürliche imitieren, mit unserem Verfahren verbessern können.“