Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Irdischer Schutz für außerirdisches Metall

18.04.2019

Im Rahmen eines geförderten Projektes werden bei INNOVENT reversible Schutzschichten, basierend auf nachwachsenden Rohstoffen, für metallische Kulturgüter entwickelt. In diesem Zusammenhang wurde deren Eignung für die Konservierung von Eisenmeteoriten untersucht. Damit lassen sich Korrosionserscheinungen infolge von Lagerung und Zurschaustellung an den Fundstücken vermeiden, ohne deren Oberfläche und Optik zu verändern. Bei Bedarf können diese Schutzschichten wieder rückstandsfrei und ohne Einfluss auf die Oberflächen der Objekte entfernt werden.

Eisenmeteoriten neigen unter Einfluss von Feuchtigkeit sehr stark zur Korrosion. Durch die starke thermische Belastung beim Atmosphäreneintritt weisen diese Mikrorisse auf, an deren Kanten die Korrosion besonders stark voranschreitet.


Abb. 1: Meteoriten-Schnitthälften, unbewittert (oben) und bewittert (unten). Das rechte Fragment wurde vor Korrosion geschützt.

INNOVENT e.V.


Abb. 2: Vergleich der bewitterten und unbewitterten Schnittflächen (oben/unten) der ungeschützten Probe (links) und geschützten Probe (rechts)

INNOVENT e.V.

Durch die größere räumliche Ausdehnung der Korrosionsprodukte in den Rissen führt dies oft zum Zerfall und gegebenenfalls zum Verlust der Fundstücke. Viele Meteoriten weisen charakteristische Muster (Widmannstättensche Strukturen) auf, welche sich über lange Zeiträume bilden und anhand derer die Fundstücke identifiziert werden.

Hierfür und für weitere Analysen, aber auch zur Ausstellung, werden die Fundstücke in der Regel zerteilt, wodurch die freigelegten blanken Metalloberflächen dem korrosiven Angriff ausgesetzt sind.

Eine Versiegelung zum Schutz vor Korrosionserscheinungen sollte, gerade für museale Ausstellungsstücke, das äußere Erscheinungsbild nicht verändern und auch keinen mechanischen und chemischen Einfluss auf die Oberfläche des Objektes ausüben. Zudem ist eine rückstandslose Entfernbarkeit wünschenswert.

Transparent - Reversibel - Nachhaltig

Hierfür bietet sich ein Beschichtungsverfahren an, welches von INNOVENT bereits an archäologischen Fundstücken erprobt wurde (Vgl. idw-Pressemitteilung vom 18.01.2019 "Reversibel und nachhaltig - Neue korrosionsschützende Beschichtungen auf archäologischen Metallen" - https://idw-online.de/de/news709147). Bei den hierbei untersuchten archäologischen Fundstücken aus Eisen ebenso wie bei den Meteoriten spielt die Erhaltung des kultur- bzw. naturhistorischen Wertes die entscheidende Rolle.

Bei dem Beschichtungsmaterial handelt es sich um eine thermoplastische Polysaccharid-Ester-Verbindung, welche sich durch eine hohe Transparenz auszeichnet. Analog einer klassischen Pulverbeschichtung wird das fein gemahlene Material elektrostatisch geladen auf den metallischen Probekörper aufgetragen und anschließend durch Aufschmelzen zu einer umhüllenden Schicht verbunden.

Bei der Synthese der Esterverbindung aus biobasierten nachhaltigen Rohstoffen kann der Schmelzpunkt in einem Bereich von 50 °C bis etwa 200 °C eingestellt werden, so dass auch temperaturempfindliche Substrate gut damit behandelt werden können.

Da das Material während des Auftragsprozesses nicht quervernetzt, kann es durch Schmelzen mit sanftem mechanischem Abtrag oder mittels Lösemittel wieder von der Oberfläche entfernt werden.

Die Polysaccharidester sind wasserabweisend und frei von Weichmachern und Lösungsmitteln. Durch Einstellung der Viskosität und des Spreitverhaltens der Schmelze lassen sich unterschiedliche Glanzgrade erzeugen und damit der ursprüngliche optische Eindruck erhalten.

Tests am außerirdischen Metall

„Für derartige Versuche sollte man es mit Bruchstücken des Eisenmeteoriten aus dem Campo del Cielo Kraterfeld in Argentinien versuchen, da dieser aufgrund seiner Rissigkeit die Ausbreitung von Rost gut erkennen lässt“, empfahl Dr. Benno Baumgarten, Stellvertretender Direktor des Naturkundemuseums Südtirol, der bei den Versuchen beratend tätig war.

Das ca. 42 g schwere Fragment des Meteoriten wurde trocken zerteilt, um eine Test- und eine Referenzprobe zu erhalten (Abb. 1). Bei dem Material handelt es sich um eine Eisen-Nickel-Legierung, welche in normaler Raumluft schnell zu oxidieren beginnt und daher entweder sehr trocken gelagert oder gesondert geschützt werden muss.

Zur Überprüfung der Beständigkeit der Beschichtung und ihrer Schutzwirkung wurde eine der beiden Hälften mit der Pulverschicht versehen und zusammen mit der unbehandelten Hälfte für 5 Tage in einer feuchten Atmosphäre (40 °C, mindestens 95 % r.h.) gelagert. Nach dieser Zeit ist bereits mit bloßem Auge (Abb. 1) und ganz besonders mikroskopisch (Abb. 2) ein deutlicher Unterschied zwischen den beiden Probestücken zu erkennen. Nicht nur auf den Außenflächen, sondern vor allem den frischen Schnittflächen ist die Wirkung des Schutzmantels sehr gut erkennbar.

Insbesondere an den Mikrorissen, die sich aufgrund der thermischen Belastung beim Atmosphäreneintritt bis in die inneren Bereiche des Meteoritenkörpers bilden, sind die Korrosionserscheinungen besonders ausgeprägt.

An diesen Stellen besteht noch Optimierungsbedarf bei der Beschichtung hinsichtlich der Abdeckung. Zusätzlich konnten Röntgenfluoreszenzanalysen der korrodierten Stellen (besonders der Ausblühungen, an diesen Rissen) Anwesenheit von Chlor, belegen. Dieser Umstand lässt vermuten, dass während der ca. 5000 Jahre Lagerung im Erdboden salzhaltige Verbindungen in die Mikrorisse eingedrungen sein könnten und daher, durch Bildung von Lösungen in feuchter Atmosphäre, die Korrosion im Umfeld der Risse beschleunigen.

Die korrosive Wirkung von Salzwasser ist weithin bekannt. Dennoch ist die Korrosion an den vollständig ungeschützten Rissen deutlich stärker. Dieses Resultat ebnet den Weg, mit einer weiteren Optimierung des Auftragsverfahrens, als auch des Beschichtungsmaterials selbst, zu einer vollständigen Schutzwirkung zu kommen.

Über INNOVENT

Die Industrieforschungseinrichtung INNOVENT e.V. analysiert, forscht und entwickelt seit 25 Jahren in den Bereichen Oberflächentechnik, Magnetisch-Optische Systeme und Biomaterialen. Das Institut aus Jena beschäftigt etwa 130 Mitarbeiter, leitet verschiedene Netzwerke und führt bundesweit Fachtagungen durch. INNOVENT ist Gründungsmitglied der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse.

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

INNOVENT e.V.
Dr. Arnd Schimanski
Bereichsleiter Oberflächentechnik
Prüssingstraße 27B
07745 Jena
E-Mail: as@innovent-jena.de

Weitere Informationen:

https://idw-online.de/de/news709147

Anne Brüche | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.innovent-jena.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Verfahrenstechnologie:

nachricht Edelmetall-Katalysatoren sparsam auftragen
15.05.2019 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht TH Köln entwickelt Werkzeugsystem zur schnelleren Imprägnierung von Faserverbundmaterialien
07.05.2019 | Technische Hochschule Köln

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Verfahrenstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Direkte Abbildung von Riesenmolekülen

Physiker am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) konnten riesige zweiatomige Moleküle erzeugen und mit einem hochaufgelösten Mikroskop direkt abbilden.

Die optische Auflösung einzelner Konstituenten herkömmlicher Moleküle ist aufgrund der kleinen Bindungslänge im Sub-Nanometerbereich bisher nicht möglich....

Im Focus: New studies increase confidence in NASA's measure of Earth's temperature

A new assessment of NASA's record of global temperatures revealed that the agency's estimate of Earth's long-term temperature rise in recent decades is accurate to within less than a tenth of a degree Fahrenheit, providing confidence that past and future research is correctly capturing rising surface temperatures.

The most complete assessment ever of statistical uncertainty within the GISS Surface Temperature Analysis (GISTEMP) data product shows that the annual values...

Im Focus: Geometrie eines Elektrons erstmals bestimmt

Physiker der Universität Basel können erstmals zeigen, wie ein einzelnes Elektron in einem künstlichen Atom aussieht. Mithilfe einer neu entwickelten Methode sind sie in der Lage, die Aufenthaltswahrscheinlichkeit eines Elektrons im Raum darzustellen. Dadurch lässt sich die Kontrolle von Elektronenspins verbessern, die als kleinste Informationseinheit eines zukünftigen Quantencomputers dienen könnten. Die Experimente wurden in «Physical Review Letters» und die Theorie dazu in «Physical Review B» veröffentlicht.

Der Spin eines Elektrons ist ein vielversprechender Kandidat, um als kleinste Informationseinheit (Qubit) eines Quantencomputers genutzt zu werden. Diesen Spin...

Im Focus: The geometry of an electron determined for the first time

Physicists at the University of Basel are able to show for the first time how a single electron looks in an artificial atom. A newly developed method enables them to show the probability of an electron being present in a space. This allows improved control of electron spins, which could serve as the smallest information unit in a future quantum computer. The experiments were published in Physical Review Letters and the related theory in Physical Review B.

The spin of an electron is a promising candidate for use as the smallest information unit (qubit) of a quantum computer. Controlling and switching this spin or...

Im Focus: Optische Superlinsen aus Gold

Oldenburger Forscher entwickeln neues optisches Mikroskop mit extrem hoher Auflösung

Eine kegelförmige Spitze aus Gold bildet das Kernstück eines neuen, extrem leistungsfähigen optischen Mikroskops, das Oldenburger Wissenschaftler in der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Effizientes Wertstoff-Recycling aus Elektronikgeräten

24.05.2019 | Veranstaltungen

Früherkennung 2.0: Mit Präzisionsmedizin Screeningverfahren weiterentwickeln

23.05.2019 | Veranstaltungen

Kindermediziner tagen in Leipzig

22.05.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Schweißen ohne Wärme

24.05.2019 | Maschinenbau

Bakterien in fermentierten Lebensmitteln interagieren mit unserem Immunsystem

24.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Wie Einzelzellen und Zellverbünde beim Navigieren zusammenwirken

24.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics