Flugzeug: Forscher entwickeln selbstheilende Flügel

Forschern der Universität Bristol ist es gelungen, mithilfe von Kohlenstofffasern spezielle Flügel für Airliner zu schaffen. Die Kohlenstofffasern werden bei kleinsten Rissen in der Oberfläche von selbst aktiv und schließen diese wieder.

Sobald ein Riss an der Oberfläche entsteht, tritt eine Flüssigkeit aus Miniaturkugeln und schließt den Riss. (Foto: Flickr/Over the Pacific by Swaminathan CC BY 2.0)

Sobald ein Riss an der Oberfläche entsteht, tritt eine Flüssigkeit aus Miniaturkugeln und schließt den Riss. (Foto: Flickr/Over the Pacific by Swaminathan CC BY 2.0)

Flugzeugflügel, die Schäden in der Oberfläche selbst beheben können, würden die Sicherheit im Flugverkehr erheblich erleichtern. Das dachte sich auch ein Team von Wissenschaftlern der Universität Bristol. Und sie waren erfolgreich. Es „grenzt an Science Fiction“, sagen selbst die Wissenschaftler, die an dem Projekt gearbeitet haben. Noch in dieser Wochen sollen die Ergebnisse ihres dreijährigen Projekts beim Royal Society Treffen in London präsentiert werden.

Die Idee entstand „auf der Rückseite eines Umschlags“, sagte der Leiter des Teams, Duncan Wass in einem Interview mit dem Independent. Er und sein Team hatten sich bereits auf die Modifizierung von Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe spezialisiert. Und genau hier setzten sie bei ihren Untersuchungen für einen selbstheilenden Flügel an. Kurz zuvor hatten sie mit Ingenieuren aus der Luft- und Raumfahrt zusammengearbeitet. Diese wollten wissen, ob es einen Weg gebe, die kleinen, kaum sichtbaren Risse an Flügel und Rumpf eines Flugzeuges zu verhindern.

Das Ergebnis der dreijährigen Forschung zu dieser Problematik ist eine neue Technologie, die auf winzigen, gefüllten Mikrokügelchen basiert, die dem Kohlenstoffmaterial zugefügt werden. Diese sind so klein, dass sie für das menschliche Auge nur wie ein Pulver aussehen. Wird die Oberfläche beschädigt, wie etwa bei einem Vogelschlag, platzen die Kügelchen und setzen eine Flüssigkeit frei. Diese reagiert zusammen mit einem Katalysator und erhärtet. Der Riss ist verschlossen.

Wie schnell der Selbstheilungsprozess jedoch dauert, ist abhängig von den Außentemperaturen.  „Wenn sie auf einer Landebahn in Dubai landen, ist es wahrscheinlich schon in ein paar Stunden fertig“, so Wass. Aber wenn „man im Winter in Reykjavik landet, würde es wahrscheinlich mehr als 24 Stunden dauern“.

Neben der Selbstheilung könnte dieses Material aber auch für die Flugsicherheitskontrollen genutzt werden. Versetzt man Flüssigkeit im Inneren der Kügelchen mit einem Farbstoff, so könnte man auf diesem Weg die durch die Selbstheilung reparierten Stellen am Flügel oder Rumpf nach der Landung ausfindig machen und gegebenenfalls weitere Maßnahmen ergreifen. Allerdings sollte der Farbstoff dann nicht mit bloßem Auge, sondern beispielsweise mit UV-Licht sichtbar sein, um die Passagiere nicht unnötig in Panik zu versetzen, sagte Wass.

Der Vorteil an den Kügelchen mit ihrer speziellen Flüssigkeit: Sie können zu allen Arten von kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffen hinzugefügt werden. Also auch bei Fahrradhelmen, Tennisschlägern, Golfschlägern etc. Auch für die Anwendung beim Nagellack erhielt das Team bereits Anfragen.

Eine ähnliche Art der Selbstheilung stellten zuletzt Wissenschaftler der Harvard Universität vor. Diese nutzten dafür einen gelartigen Kunststoff aus flüssigem Silikonöl (Polydimethysiloxan) und Harnstoff. Die Silikonmoleküle ähneln einem flexiblen Körper, eine Art Ölfilm auf der Oberfläche. In diesem Körper fanden sich 15 millionstel Meter kleine Blasen.  In diesen blieb das Silikonöl flüssig. Wird das Material verletzt, tritt die das Silkonöl ais den Kügelchen aus und schließt die Wunde im Material.

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