Stapelförmige Partikel: Stark oder zerfallbar per Vibration

Stellen Sie sich ein Material vor, das auf Knopfdruck fest wie ein Stein oder locker wie Sand wird. Genau das haben Forscher der University of Colorado entwickelt – inspiriert von einem alltäglichen Gegenstand: Büroklammern. Das Team um Professor Francois Barthelat untersuchte, wie sich winzige, stapelförmige Partikel verhalten, wenn sie geschüttelt werden. Das Ergebnis ist ein „seltsames Material“, wie Barthelat es nennt: Es ist weder fest noch flüssig, sondern kann beide Zustände annehmen.

Die Partikel haben zwei „Beine“ und ähneln damit einer Heftklammer. In Computersimulationen und realen Tests zeigte sich, dass diese Form besonders gut ineinandergreift. Bei sanften Vibrationen verhaken sich die Teilchen und bilden eine stabile, feste Masse. Bei stärkeren Vibrationen lösen sie sich dagegen und zerfallen in einzelne Partikel. Dieser Vorgang ist umkehrbar – das Material kann beliebig oft zwischen den Zuständen wechseln.

Die Forscher sehen darin großes Potenzial für nachhaltiges Bauen. Brücken oder Gebäude könnten aus solchen Partikeln bestehen und am Ende ihrer Lebensdauer einfach wieder in ihre Bestandteile zerlegt werden – ohne Abriss und Müll. Auch in der Robotik ist die Idee vielversprechend: Schwärme kleiner Roboter könnten sich zu einer Einheit zusammenschließen, eine Aufgabe erledigen und dann wieder trennen. Barthelat vergleicht das scherzhaft mit dem flüssigen Roboter T-1000 aus dem Film „Terminator 2“.

Die Studie wurde im Journal of Applied Physics veröffentlicht. Aktuell arbeiten die Forscher an einer verbesserten Version der Partikel mit mehr „Beinen“, die noch stärkere Verhakungen ermöglichen sollen. Das Ziel ist ein Material, das sich industriell nutzen lässt – für recycelbare Konstruktionen oder anpassungsfähige Maschinen.