Wissen: Sicher ist, was hart macht

Polizisten tragen ungern schusssichere Westen, weil sie schwer und starr, also kurz gesagt unbequem sind. Eine amerikanische Erfindung könnte das jetzt ändern. So wären flexible Schutzwesten möglich, die erst auf Kopfdruck in bedrohlichen Situationen hart werden. Das gelingt mit Druckwellen, die eine Spezialflüssigkeit, die sich in der Weste befindet, erstarren lassen. Nach Abschalten der Druckwellen wird das Material wieder weich und flexibel.

Das Prinzip soll sich auch für den Einsatz im Automobil eignen, für medizinische Stützen, die erst bei Bedarf verhärten, oder für Sportgeräte, die sich so an unterschiedliche Bedingungen anpassen lassen. „Die Erfindung nutzt eine Flüssigkeit, die sich unter dem Einfluss von Scherkräften verdickt“, schreibt das Team um Giorgia Bettin vom MIT (Massachusetts Institute of Technology) bei Boston an das US-Patentamt.

Es handelt sich um „dilatante Flüssigkeiten“, die bei Druck die Struktur verändern. Je größer der Druck ist, desto zäher verhält sich die Flüssigkeit. Das Team um Bettin entwickelte ein System, das das Verhärten aktiv vornehmen kann. Dazu wurden „piezoelektrische“ Wandler in Flüssigkeiten eingebettet, die auf elektrische Signale hin Druckwellen abgeben können. Die MIT-Forscher verwendeten Flüssigkeitsmischungen, die beim Einwirken von Scherkräften, also seitlichen Druckverformungen, die innere Struktur verändern. Die einzelnen Partikel gleiten dann nicht mehr aneinander vorbei, sondern verhaken sich eher. Der Vorteil solcher aktiver Schutzpolster liegt auf der Hand, wie Bettin und Kollegen schreiben: Herkömmliche weiche Polsterungen aus Schaum oder Gummi werden sinnlos, wenn der Druck zu stark wird. Hartplastik als Schutz ist im Alltag unangenehm. Bisherige Entwicklungen mit dilatanten Flüssigkeiten setzten allerdings nur auf passives Verhalten, also auf Verhärtung erst beim Aufprall. Die neue, aktive Verhärtung kann bewusst ausgelöst werden, etwa bevor Polizisten sich in Gefahrensituationen begeben oder Sportler riskante Fahrten machen.

Das kann auf Knopfdruck, aber auch automatisch geschehen, etwa im Auto, ähnlich wie bisher beim Airbag. Konkrete Prototypen gibt es noch nicht, doch die Erfinder sehen vielfältige Anwendungen voraus: neben Körperpanzern oder Rückstoßpolstern an Schusswaffen auch Schuhsohlen, die sich dem Gewicht des Trägers und dem Gelände anpassen lassen. Denkbar sind auch gefüllte Skier, die je nach Abfahrt unterschiedlich flexibel sind. Auch bei Helmen, Handschuhen und anderer Schutzkleidung könnten Sportler profitieren.

Für denkbar halten die Forscher auch Gipshüllen, die sich bequem aufziehen und später – wiederverwendbar – abziehen lassen, oder Zahnklammern, die nur über Nacht arbeiten. Mediziner könnten anpassbare Katheter oder Operationshandschuhe nutzen, und für Fahrzeuge wären Kopfpolster und Aufprallschutz möglich. wsa