Vom marinen Badeschwamm zum Katalysator

Anhand der Struktur eines marinen Badeschwammskeletts haben Forschende der Bergakademie Freiberg einen neuartigen dreidimensionalen Verbundwerkstoff für die moderne Werkstoffindustrie entwickelt. Das sogenannte "Grafit" besitzt einzigartige strukturelle, mechanische und thermische Eigenschaften und könnte der Industrie künftig als zentimeterkleiner Katalysator dienen.

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In verschiedenen Versuchen haben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen um Prof. Hermann Ehrlich von der Technischen Universität Bergakademie Freiberg das 3D-Skelett eines marinen Badeschwamms analysiert. Dieses besteht aus kollagenhaltigen Spongin und ist aufgrund seiner mehrschichtigen Nanofasern besonders stabil und hitzebeständig. Bei Temperaturen bis zu 1200 °C wurden die Spongin-Gerüste karbonisiert. Der daraus entstehende Kohlenstoffschwamm ähnelt der Form und der einzigartigen Mikroarchitektur des ursprünglichen Spongin-Gerüsts und ist so stabil, dass er sich mit einer Metallsäge zu beliebigen Formen schneiden lässt. Überzogen mit einer Metallschicht wird er zu einem einzigartigen Hybridmaterial mit hervorragender katalytischer Leistung.

"Damit haben wir einen neuen Weg zur Nutzung von bekannten Badeschwämmen gefunden. Statt nur für kosmetische können wir diese jetzt auch für moderne Technologien nutzen", erklärt Prof. Ehrlich. Gemeinsam mit seinem Team erarbeitet er für die Industrie erste Vorschläge zur Herstellung des biomimetisch inspirierten Katalysators. Seit zwei Jahren erforscht das 29-köpfige Team die von der Natur entwickelte und seit 600 Millionen Jahren bestehende Struktur der nachwachsenden marinen Schwämme, um biomimetische Modelle als alternativen zu Plastikgerüsten für die moderne Werkstoffwissenschaft zu entwickeln. Unterstützt werden sie dabei von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und dem Staatsministerium für Wissenschaft und Kunst. Die Forschungsarbeit wurde am 4. Oktober in der Zeitschrift "Science Advances" veröffentlicht.