Elektronik wie ein Wackelpudding

Der Physiker Martin Kaltenbrunner entwickelt formbare Materialien, die für weiche Elektronik oder künstliche Muskeln zum Einsatz kommen.

Er war gerade in Japan im Labor, als in Fukushima die Erde bebte. Seit 2014 forscht er wieder an der Uni Linz. [
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Er war gerade in Japan im Labor, als in Fukushima die Erde bebte. Seit 2014 forscht er wieder an der Uni Linz. [
Er war gerade in Japan im Labor, als in Fukushima die Erde bebte. Seit 2014 forscht er wieder an der Uni Linz. [ – (c) Hermann Wakolbinger

Unsere Steuerzentrale, das Gehirn, ist ein Hydrogel, erklärt Martin Kaltenbrunner, Physiker der Uni Linz. „Jeder Mensch besteht zu einem Großteil aus Hydrogelen, das sind große Makromoleküle, die in Wasser geschwollen sind“, sagt er. Auch Nervenbahnen, Muskeln, Verdauungstrakt und Blut sind Hydrogele. „In der Natur sind formbare Flüssigkeiten überall: Qualle, Oktopus und Schnecke sind typische Hydrogele. Ein sehr einfaches Hydrogel essen wir gern: Wackelpudding“, zählt Kaltenbrunner auf. Mit seinem Team an der Abteilung für Physik Weicher Materie will er Hydrogele nutzen, um bisher unflexible Strukturen wie Elektronik weich – und damit der Natur ein Stück ähnlicher – zu machen. Soft Electronics und Soft Robotics sind boomende Forschungszweige, weltweit. „Wir an der Uni Linz sind mit unseren asiatischen Partnern international ganz vorn dabei – fast gleichauf mit Princeton, Harvard oder dem MIT in den USA“, sagt Kaltenbrunner.

Hydrogele sind also formbare Flüssigkeiten und können sich dehnen und quetschen lassen. Wie aber bindet man künstliche Hydrogele an feste Materialien, so wie unser Körper es kann, wenn er Muskeln mit Knochen verbindet? Die Linzer Physiker forschen an einer Art Superkleber, die das weiche Hydrogel mit festeren Stoffen verkettet. Diese stabile Verbindung kann sowohl für weiche Elektronik, etwa auf Basis von gummiartigen Materialien, wie auch für „elektronische Haut“, die in der Medizin an Bedeutung gewinnt, eingesetzt werden.

 

In Japan zur Zeit des großen Erdbebens

„Ich war schon als Kind von Physik begeistert und habe mich nicht nur bei Lego-Technik oder ,Star Trek‘ für Technik interessiert“, erzählt der Oberösterreicher. „Und zum Glück hatte ich gute Lehrer in der Schule.“ Also inskribierte er Physik an der Uni Linz und durfte schon nach zwei Semestern bei Forschungen im Labor von Siegfried Bauer mitarbeiten.

Hier machte er Experimente mit „elektronischer Haut“, die Drucksensoren mit Plastikfolien und künstlichen Muskeln verbindet . So kam es, dass Kaltenbrunner seine erste wissenschaftliche Publikation schon im ersten Studienabschnitt vorweisen konnte. Nach der Diplomarbeit blieb Kaltenbrunner dem Thema der weichen Materie treu und konnte während der Dissertation auch im Ausland arbeiten. „Gemeinsam mit meiner Frau bin ich 2010 für ein Jahr nach Tokio gezogen, um bei Takao Someya zu forschen, der eine Koryphäe auf dem Gebiet der organischen flexiblen Elektronik ist“, erzählt er.

Er war der einzige Ausländer in dem Labor und wurde sehr freundlich aufgenommen. „Japan ist ein Erlebnis: Die Stadt Tokio ist so faszinierend, die Angebote von Kultur und auch Essen sind unendlich“, schwärmt Kaltenbrunner. Das Ende des ersten Japan-Aufenthalts war allerdings weniger erfreulich: „Ich war gerade im Labor, als das Fukushima-Erdbeben losging. Ich hatte mich schon an häufige Erdbeben gewöhnt, aber wenn einmal die Japaner selbst auf die Straße laufen, rennt man besser mit“, erinnert er sich. Nach diesen Tagen im März 2011 gab es eine Weile keinen Strom, und die Situation war chaotisch. So cancelte er den ausstehenden Urlaub und flog mit seiner Frau nach Österreich zurück. Aber ein Jahr danach wurde seine Postdoc-Stelle an der Universität Tokio genehmigt, und somit ging es wieder für zwei Jahre in Japans Hauptstadt.

„Man arbeitet dort sehr viel, auch an Wochenenden und muss ständig seine Leistung zeigen. Gewohnt haben wir auf nur 25 Quadratmetern“, erzählt Kaltenbrunner. Ab 2014 sollte Linz nur eine Zwischenstation vor weiteren Auslandsaufenthalten sein, doch dann kam die erste Tochter zur Welt, und die junge Familie blieb in Oberösterreich. Durch einen hoch dotierten ERC-Starting-Grant des Europäischen Forschungsrates bekam Kaltenbrunner heuer auch finanziell eine stabile Basis, um sein eigenes Team an der Uni Linz zu vergrößern.

Nun will er Hydrogele weiter erforschen, um sie für biegsame Elektronik und Soft Robotics zu optimieren. Teils auch mit Partnern aus der Industrie: „Ohne Grundlagenforschung funktioniert Wissenschaft nicht. Aber Basisforschung ohne Praxisgedanken ist auch nicht erstrebenswert.“

Zur Person

Martin Kaltenbrunner (35) stammt aus Grünau im Almtal und studierte an der Uni Linz Physik. Für Dissertation und Postdoc forschte er an der Universität Tokio in Japan an weicher Elektronik und Hydrogelen. Seit 2014 lebt Kaltenbrunner wieder in Linz und hat inzwischen zwei Töchter. Im August 2017 erhielt er den mit 1,5 Millionen Euro dotierten ERC-Starting Grant der EU für seine Forschungen an der Uni Linz über formbare Flüssigkeiten.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 11.11.2017)

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