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Forscher stellen ultrastabile Kohlenstofffasern her

Sie wiegen fast nichts, halten aber Tonnen: Chinesische Forscher haben aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen die bisher stabilsten Fasern hergestellt. Daraus könnte nach Ansicht der Entwickler das Seil für einen Weltraumfahrstuhl hergestellt werden.



1,6 Gramm halten 800 Tonnen: Chinesische Forscher haben eine neue Faser aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen entwickelt, von der sie sagen, sie halte mehr Zugkraft aus als jede andere bisher entwickelte Faser. Dies könnte den Bau eines Weltraumfahrstuhls ermöglichen.

Die Forscher der renommierten Tsinghua-Universität in Peking um Wei Fei haben ein Verfahren entwickelt, um aus Bündeln von Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Carbon Nanotubes Bundles (CNTB), mehrere Zentimeter lange Fasern herzustellen. Diese zeichneten sich durch eine Zugfestigkeit aus, die mindestens 9 bis 45 Mal so hoch wie die anderer Materialien sei, schreiben die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Nature Nanotechnology. Gleichzeitig sind die Fasern sehr leicht: Ein Kubikzentimeter der Fasern wiegen 1,6 Gramm. Sie können aber ein Gewicht von rund 800 Tonnen halten.

Aus den CNTB könnten nach Angaben der Forscher beispielsweise Sportgeräte oder bessere schusssichere Westen gebaut werden. Die CNTB eigneten sich aber auch dazu, das Seil für einen Weltraumfahrstuhl herzustellen.

Das Seil muss sein eigenes Gewicht halten

Ein solches Seil müsste etwa 100.000 Kilometer lang und stabil genug sein, um nicht unter seinem eigenen Gewicht zu reißen und die Gondel, Climber genannt, zu tragen. Dafür müsste es eine Zugfestigkeit von etwa 50 Gigapascal haben. Ihre CNTB hätten, wenn sie fehlerlos seien, eine Zugfestigkeit von 80 Gigapascal, sagen die Tsinghua-Forscher.

Theoretisch sind Kohlenstoff-Nanoröhrchen dafür stabil genug. Es sind Röhren, deren Wände eine wabenartige Struktur aus Sechsecken haben. Die entsteht, weil jedes Kohlenstoffatom drei Bindungen eingeht. Das Problem sind jedoch Fehler, die bei der Herstellung von Seilen aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen auftreten und die Zugfestigkeit deutlich verringern.

China ist eine der Nationen, die sich mit einem Fahrstuhl in den Weltraum beschäftigt. Ein solches System würde aus einem Kabel bestehen, dessen eines Ende auf der Erde befestigt ist. Am anderen Ende, etwa 100.000 Kilometer von der Erde entfernt, würde ein Gegengewicht angebracht, das aufgrund der Fliehkraft das Seil straff hält. Der Endpunkt des Aufzugs wäre in 36.000 Kilometern Höhe.

Wissenschaftler und ein Unternehmen aus Japan haben kürzlich einen Miniweltraumaufzug auf die Internationale Raumstation (Internationale Space Station, ISS) gebracht, den sie von der Station aus aussetzen wollen. Mit dem System, das aus zwei Cubesats und einem rund zehn Meter langen Stahlseil besteht, wollen die Forscher testen, wie sich ein Aufzug im All verhält.

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