Ein Forschungsteam unter der Leitung von Patrick Huber (DESY und TU Hamburg) hat ein überraschendes Verhalten in einem nanoporösen Silikatglas entdeckt: Anstelle der erwarteten Schrumpfung durch den beim Verdunsten von Wasser erzeugten Unterdruck dehnte sich das Material leicht aus – ein Effekt, der auf eine Verringerung der Grenzflächenspannung an den Porenwänden zurückzuführen ist. Diese bewirkt eine stärkere Ausdehnung, als der Saugdruck eine Stauchung verursacht. Mithilfe empfindlicher Messungen und Computersimulationen wurde dieses Phänomen bestätigt. Ein aus diesem Material bestehender „künstlicher Baum“ könnte Wasser über mehrere hundert Meter transportieren – eine Leistung, die natürliche Bäume weit übertrifft.
Die Entdeckung eröffnet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten. Durch einfache Längenmessungen könnte etwa der Füllstand von Flüssigkeiten in undurchsichtigen Materialien überwacht werden, was für Batterien, Superkondensatoren und Filtermembranen relevant ist. Das Verfahren eignet sich auch für präzise Luftfeuchtigkeitsdetektoren oder zur Energiegewinnung, etwa durch das abwechselnde Befeuchten und Trocknen von Nanoschwämmen. Das Forschungsteam arbeitet bereits an der Erweiterung der Methode auf andere Materialien wie nanoporösen Kohlenstoff und Elektrolyte. Weitere Details zu den Forschungsergebnissen können in der Original-Pressemitteilung der DESY nachgelesen werden: Dehnen statt stauchen.
Originalveröffentlichung: Deformation dynamics of nanopores upon water imbibition, Juan Sanchez, Lars Dammann, Laura Gallardo, Zhuoqing Lia, Michael Fröba, Robert H. Meißner, Howard A. Stone, Patrick Huber, „PNAS“, 2024, DOI:10.1073/pnas.2318386121
