Forscher der Eidgenössische Materialforschungs- und Prüfungsanstalt (Empa) haben an der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich im Rahmen ihrer Forschungsarbeit nach Materialien gesucht, welche eine hohe mechanische Tragfähigkeit aufweisen, trotzdem aber aufgrund ihrer inneren Struktur Schall und Vibrationen dämpfen können. Wie sie festgestellt haben, gibt es solche Materialen bereits und sie sind auch schon zum Patent angemeldet. Die Forscher haben sich aber entschlossen, eine Versuchsstruktur mit dem 3D-Drucker herzustellen, um die Methode der Schall- und Vibrationsdämpfung weiter zu verfeinern.
Dabei wollten sie Strukturen entwickeln, welche nicht nur Ultraschallfrequenzen, sondern auch die Schall im hörbaren Bereich oder niederfrequenten Schwingungen dämpfen können. Ausserdem sollte sich die Struktur auch auf eine bestimme Stimmungsfrequenz ausrichten.
„Bislang brauchte man zum Dämpfen von Vibrationen eine Federkomponente und eine Dämpferkomponente, das kennen wir aus dem Auto“, erklärt Empa-Forscher Andrea Bergamini in einer Mitteilung der Empa. Hohe Frequenzen und Töne liessen sich durch leichte Materialien dämpfen. Für tiefe Töne und Vibrationen waren bisher aber Materialien mit hoher eigener Masse nötig. „Diese Regel haben wir nun durchbrechen können.“ Ein weiterer Vorteil der Empa-Entwicklung, welche auf dem Strukturmodell eines Diamanten basiert, besteht darin, dass der Kristall steif ist und so auch Gewicht tragen kann.
Die Entwicklung eröffnet laut den Forschern neue Perspektiven etwa im Maschinenbau. Denn fononische Kristalle brauchen im Gegensatz zu herkömmlichen Dämpfungssystem keine externen Regelmechanismen. Zudem funktionieren sie ohne Strom und Überwachungselektronik von selber – immer wie vorausberechnet. Ein deutscher Konzern zeigt nach den Angaben von Empa bereits Interesse an der Entwicklung. Während dessen planen die Forscher, ihre Struktur so weiterzuentwickeln, dass sie auch beim Erdbebenschutz oder im Spionageabwehr eingesetzt werden kann. ssp