Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Superelastische Metalle ohne Ermüdung: Kieler Forschende entwickeln neues intelligentes Material

29.05.2015

Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) haben zusammen mit Kollegen der University of Maryland, USA, eine superelastische Metalllegierung entwickelt, die sich millionenfach dehnen lässt und nach Entlastung jedes Mal wieder vollständig in die Ursprungsform zurückkehrt. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Materialwissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Science.

Der zugrunde liegende superelastische Effekt des neuen Materials beruht auf einer durch mechanische Spannung erzeugten reversiblen Umwandlung der Kristallstruktur von einer hochsymmetrischen zu einer weniger symmetrischen Kristallstruktur. „Im Experiment ließen sich 0,02 Millimeter dicke Filme aus einer Titan-Nickel-Kupfer Legierung, hergestellt mit einem Dünnschicht-Abscheidungsprozess, über zehn Millionen Mal verformen, ohne signifikante Ermüdungserscheinungen zu zeigen“, erklärt Doktorand Christoph Chluba, Erstautor der Publikation, die Ergebnisse des Forschungsteams um Professor Eckhard Quandt, Arbeitsgruppe Anorganische Funktionsmaterialien an der CAU. Bisher bekannte Legierungen zeigten ein deutlich stärkeres Ermüdungsverhalten. Die Entdecker der hohen Reversibilität des Materials erklären den Effekt so: „Bei der Herstellung des Materials werden Ausscheidungen einer Fremdphase erzeugt, welche durch ihre spezielle Kristallstruktur die jeweils vollständige Phasenumwandlung garantieren.“


Material aus der Titan-Nickel-Kupfer Legierung

Quelle: AG Quandt

Dieses Material könnte auf vielfältige Art und Weise eingesetzt werden. Bei der Dehnung heizt sich das Material um zirka 10 Grad Celsius auf und bei der Entlastung entsprechend ab, was als elastokalorischer Effekt bezeichnet wird. Genau diese Abkühlung könnte für neuartige miniaturisierte Kühlanwendungen genutzt werden, die ohne gasförmige Kältemittel auskommen. Da das Kieler Material unbegrenzt oft verformt werden kann, wäre eine lange Lebensdauer eines solchen Kühlgerätes garantiert. Aufgrund seines hohen Wirkungsgrades könnte dieser neue Kühlungsmechanismus zur Energieeinsparung beitragen. Mit derartigen Fragestellungen beschäftigt sich das Schwerpunktprogramm 1599 (Koordination: IFW Dresden) der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), in dessen Rahmen auch diese Arbeit gefördert wurde.

Das Forschungsteam kann sich auch vorstellen, dass das superelastische Metall in der Medizin eingesetzt wird: Als künstliche Herzklappe zum Beispiel, die durch den Herzschlag einer sehr großen Zyklenzahlen periodisch auftretender Verformungen ausgesetzt ist. Hierfür müsste das Material aber noch „biokompatibel“ werden, so dass für diese Anwendung noch neue Legierungsentwicklung auf der Basis der gefundenen Materialien notwendig sein wird.

Originalpublikation
Christoph Chluba, Wenwei Ge, Rodrigo Lima de Miranda, Julian Strobel, Lorenz Kienle, Eckhard Quandt, Manfred Wuttig. Ultra-Low Fatigue Shape Memory Alloy Films. Published 29 May 2015, Science 348, 1004 (2015)
DOI: 10.1126/science.1261164

Weitere Informationen (englisch):
http://www.ferroiccooling.de
http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/afm/en

Bilder stehen zum Download bereit:
http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-185-1.jpg
Material aus der Titan-Nickel-Kupfer Legierung
Quelle: AG Quandt

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-185-2.jpg
Material aus der Titan-Nickel-Kupfer Legierung
Quelle: AG Quandt

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-185-3.png
Material aus der Titan-Nickel-Kupfer Legierung
Quelle: AG Quandt

http://www.uni-kiel.de/download/pm/2015/2015-185-4.png
Material aus der Titan-Nickel-Kupfer Legierung
Quelle: AG Quandt

Kontakt
Professor Dr.-Ing. Eckhard Quandt
E-Mail: eq@tf.uni-kiel.de

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Presse, Kommunikation und Marketing, Dr. Boris Pawlowski, Redaktion: Claudia Eulitz/Denis Schimmelpfennig
Postanschrift: D-24098 Kiel, Telefon: (0431) 880-2104, Telefax: (0431) 880-1355
E-Mail: presse@uv.uni-kiel.de, Internet: www.uni-kiel.de, Jubiläum: www.uni-kiel.de/cau350
Twitter: www.twitter.com/kieluni, Facebook: www.facebook.com/kieluni

Weitere Informationen:

http://www.uni-kiel.de/pressemeldungen/index.php?pmid=2015-185-superelastische-m...

Dr. Boris Pawlowski | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

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: 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...

Im Focus: Auf der Spur des linearen Ubiquitins

Eine neue Methode ermöglicht es, den Geheimcode linearer Ubiquitin-Ketten zu entschlüsseln. Forscher der Goethe-Universität berichten darüber in der aktuellen Ausgabe von "nature methods", zusammen mit Partnern der Universität Tübingen, der Queen Mary University und des Francis Crick Institute in London.

Ubiquitin ist ein kleines Molekül, das im Körper an andere Proteine angehängt wird und so deren Funktion kontrollieren und verändern kann. Die Anheftung...

Im Focus: Tracing down linear ubiquitination

Researchers at the Goethe University Frankfurt, together with partners from the University of Tübingen in Germany and Queen Mary University as well as Francis Crick Institute from London (UK) have developed a novel technology to decipher the secret ubiquitin code.

Ubiquitin is a small protein that can be linked to other cellular proteins, thereby controlling and modulating their functions. The attachment occurs in many...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

Über Raum, Zeit und Materie

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Besser lernen dank Zink?

23.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Innenraum-Ortung für dynamische Umgebungen

23.03.2017 | Architektur Bauwesen