Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Fest wie Stahl, aber formbar wie Kunststoff: Metallische Gläser gehen in Produktion

04.02.2015

Metallschmelzen, die beim Abkühlen nicht kristallisieren, sondern zu metallischem Glas erstarren, haben besondere Eigenschaften: Sie sind hart wie Stahl, zugleich aber formbar und hoch elastisch wie Kunststoff. An der Universität des Saarlandes erforschen Werkstoffwissenschaftler um Professor Ralf Busch diese Legierungen aus unterschiedlichen Metallen. Sie möchten so Werkstoffe mit idealen Eigenschaften entwickeln. Für eine ihrer Legierungen hat nun das Technologieunternehmen Heraeus in Hanau die Lizenz erworben. Der weltweit agierende Konzern fertigt Produkte aus Edel- und Sondermetallen an.

„Glas ist nichts anderes als gefrorene Flüssigkeit“, sagt Ralf Busch, Professor für metallische Werkstoffe. Schon vor über 3000 Jahren haben die Menschen auf diesen Werkstoff gesetzt. Das Verfahren, das bereits damals zum Einsatz kam, ist nach wie vor aktuell: Beim Abkühlen wird die Schmelze aus Quarz (Siliziumoxid) und anderen Zusätzen immer zähflüssiger. Dies nutzen etwa Glasbläser, um aus dieser Masse Flaschen zu formen. Kühlt die Schmelze jedoch weiter ab, „gefriert“ sie zu Quarzglas. „Hierbei liegen die Atome amorph, also ungeordnet, vor. Bei sehr langsamer Abkühlung wird die Schmelze dagegen zu Quarzkristall, in dem sich die Bausteine zu einem regelmäßigen Gitter angeordnet haben“, erklärt Busch.


In einem Lichtbogenofen werden die einzelnen Metalle bei Temperaturen bis zu 3000 Grad Celsius zu einer glasartigen Legierung zusammengeschmolzen.

Foto: Uwe Bellhäuser

Aber nicht nur aus Quarz lässt sich Glas herstellen, sondern auch aus Metallen. Diese Metallschmelzen sind das Spezialgebiet von Busch. „Seit über 50 Jahren sind metallische Gläser bekannt. Um sie herzustellen, wurden die Schmelzen allerdings sehr hohen Abkühlraten von bis zu einer Million Grad pro Sekunde unterzogen“, sagt Busch. „Aus ihnen konnte man nur dünne Folien herstellen, wie man sie etwa in Kaufhäusern für Magnetstreifen in Diebstahlsicherungen verwendet.“

In der Zwischenzeit haben Forscher herausgefunden, dass Mischungen aus großen und kleinen Metallatomen für die Glasbildung besser geeignet sind. Sie sind zähflüssig und kristallisieren viel langsamer. „Die Schmelze muss nicht mehr so lange abkühlen, um metallische Gläser zu bilden“, so Busch weiter. „Auf diese Weise lassen sich massive Gläser herstellen, die als Konstruktionswerkstoff bestens geeignet sind. Sie sind fest wie Stahl, gleichzeitig aber elastisch.“ Verarbeitet werden kann das Material genauso wie Silikatschmelzen und Kunststoff. Es kann direkt in Endformen gegossen werden, ohne dass eine Nachbearbeitung notwendig ist.

Die Saarbrücker Wissenschaftler erforschen die optimale Zusammensetzung dieser Metallmischungen. Sie entstehen aus drei bis fünf Elementen des Periodensystems, etwa Titan, Kupfer und Nickel. Gemeinsam mit seinem ehemaligen Doktoranden Jochen Heinrich hat Busch in den vergangenen Jahren eine Zirkon-Niob-Legierung entwickelt, die auch Aluminium und Kupfer enthält. „Im Vergleich zu vielen anderen Mischungen enthält diese kein Allergie auslösendes Nickel oder giftiges Beryllium“, so der Professor. Zum Einsatz kommen könnte sie etwa in Bauteilen von Smartphones oder Tablets, als mechanische Feder oder als Zahnrad in Getrieben.

Die Patentverwertungsagentur der saarländischen Hochschulen (PVA) hat diese Verbindung in mehreren Ländern zum Patent angemeldet. Der hessische Technologiekonzern Heraeus hat nun die Lizenz erworben. Die Aktivitäten von Heraeus sind auf die Märkte Chemie und Metall, Energie und Umwelt, Kommunikation und Elektronik, Gesundheit, Mobilität sowie Industrieanwendungen ausgerichtet. Das global agierende Familienunternehmen blickt auf eine über 160 Jahre lange Geschichte zurück und beschäftigt weltweit circa 12.500 Mitarbeiter.

Für die Legierung hat das Europäische Patentamt ein Patent mit der Veröffentlichungsnummer EP2597166 erteilt.

Fragen beantworten:
Prof. Dr. Ralf Busch
Lehrstuhl für metallische Werkstoffe
E-Mail: r.busch(at)mx.uni-saarland.de
Tel.: 0681 302-3208

Dr. Frank Döbrich
Wissens- und Technologietransfer GmbH
E-Mail: f.doebrich(at)univw.uni-saarland.de
Tel.: 0681 302-3508

Dr. Jörg Wetterau
Unternehmenskommunikation Heraeus
Tel.: 06181 35-5706
E-Mail: joerg.wetterau(at)heraeus.com

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-2601).

Melanie Löw | Universität des Saarlandes

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Europäisches Exzellenzzentrum für Glasforschung
17.03.2017 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

nachricht Vollautomatisierte Herstellung von CAD/CAM-Blöcken für kostengünstigen, hochwertigen Zahnersatz
16.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise