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Neuartige Metallschäume mildern die Aufprall-Energie beim Crash um das Zehnfache

30.03.2011
Die Knochen von Menschen und Tieren haben eine schaumartige Struktur und sind deshalb leicht und trotzdem sehr stabil. Diese Struktur wird von Materialforschern nachgeahmt – unter anderem mit Metallschäumen, die als Leichtbauelemente verwendet werden.

Rolf Hempelmann, Professor für Physikalische Chemie der Universität des Saarlandes, und sein Team haben nun eine neuartige Beschichtung für konventionelle Metallschäume entwickelt, die aus nanokristallinem Nickel besteht. Sie macht den Schaum so stabil, dass er zehnmal mehr Energie absorbieren kann als ein unbeschichteter Schaum. Beschichte Metallschäume sind daher der ideale Crash-Schutz.


Eine neuartige Beschichtung aus nanokristallinem Nickel macht konventionelle Metallschäume sehr stabil. Sie sind daher ein idealer Crash-Schutz für Fahrzeuge. Foto: Uwe Bellhäuser

Die beschichteten Metallschäume stellen die Wissenschaftler vom 4. bis zum 8. April auf dem saarländischen Forschungsstand der Hannover Messe (Halle 2, Stand C44) vor.

Metallschäume sind vielversprechende Ausgangsstoffe unter anderem für die Bauwirtschaft, denn sie sind leicht und gleichzeitig relativ stabil. Weit verbreitet sind Metallschäume mit einer offenen dreidimensionalen Netzwerkstruktur, so genannte offenporige Schäume, die insbesondere aus Aluminium hergestellt werden. Forschern der Universität des Saarlandes ist es nun gelungen, die vorteilhaften Eigenschaften metallischer Schäume durch hauchdünne Beschichtungen noch zu verbessern.

„Mit Hilfe von nanokristallinem Nickel konnten wir die Fähigkeit der offenporigen Aluminiumschäume, Energie zu absorbieren, um das Zehnfache erhöhen“, erklärt Professor Rolf Hempelmann. „Damit ist das Material ein idealer Crash-Schutz für Autos oder Züge“, erläutert der Wissenschaftler, der an der Universität des Saarlandes den Lehrstuhl für Physikalische Chemie leitet. Die beschichteten Metallschäume halten nicht nur höheren Druck aus als die herkömmlichen Schäume, sondern sind auch steifer und weniger anfällig für Zugkräfte – und das bei nur minimaler Gewichtszunahme.

Die Beschichtung erfolgt in einem galvanischen Bad. „Dabei wird die nanokristalline Nickelschicht elektrochemisch auf den feinen Verstrebungen des Schaums abgeschieden“, erläutert Rolf Hempelmann. Rund 100 Mikrometer, also ein Zehntel Millimeter dick ist diese Schicht aus nanokristallinen Nickelteilchen. „Unsere Beschichtung folgt einem Konstruktionsprinzip, das wiederum der Natur abgeschaut ist“, sagt der Chemiker „Die extrem harte Beschichtung, die die Streben umkleidet, ist der Struktur eines Bambusstabs vergleichbar, der durch seine äußere harte Schicht unglaubliche Festigkeiten erreicht.“ Und dies ist noch nicht das Ende der Entwicklung: „Um die Druckfestigkeit der Metallschäume noch weiter zu erhöhen, kann man sie zusätzlich noch mit einem Polymer-Schaum füllen“, sagt der Saarbrücker Wissenschaftler.

An ihrem Forschungsstand auf der Hannover Messe präsentieren die Forscher der Universität des Saarlandes unbeschichtete und beschichtete Metallschäume sowie Schäume mit verschiedenen Füllmaterialien.

Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an:
Professor Rolf Hempelmann
Tel. 0681 302-4750
E-Mail: r.hempelmann@mx.uni-saarland.de

Gerhild Sieber | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-saarland.de/

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