Forscher erzeugen künstliches Perlmutt
Ein neues keramisches Material soll Leichtigkeit mit starker Bruchresistenz kombinieren und könnte als Chassis im Auto eingesetzt werden.
Leichtgewichtig und trotzdem hart sind keramische Materialien, doch lassen sie sich bislang beispielsweise nicht in Flugzeugmotoren verbauen, weil sie darin nach einiger Zeit wie simples Haushaltsgeschirr zerbrechen könnten. Materialwissenschaftler versuchen deshalb nun, natürliche Stoffe zu imitieren, die Deformationsresistenz mit Bruchresistenz kombinieren. Als besonders interessant gilt dabei Perlmutt, ein Stoff, der die innerste Schalenschicht von Weichtieren bildet.
Wissenschaftler an der University of California in Berkeley haben nun erstmals eine gut funktionierende Methode entwickelt, perlmuttartige Materialien im Labor herzustellen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe. Diese neue Werkstoffklasse hat mechanische Eigenschaften, die denen von guten Metalllegierungen entspricht und zu den härtesten keramischen Materialien gehören, die jemals hergestellt wurden.
Perlmutt kombiniert Platten aus starkem, aber spröden Kalziumkarbonat mit einem weichen Protein-Klebstoff in einer Stein-und-Mörtel-Struktur, die 3000 Mal härter als ihre Einzelbestandteile ist. Stellte man solche Mischungen bislang im Labor nach, ergaben sich Härten, die im Schnitt denen eines der Bestandteile entsprachen. "Wenn die Natur kombiniert, werden die Eigenschaften deutlich besser", sagt Robert Ritchie, Leiter des Instituts für Material- und Ingenieurswissenschaften in Berkeley und Co-Autor der Studie. Der Grund: Das Perlmutt der Natur habe eine komplexe Struktur, die sich nur schwer nachbilden lasse. "Die Leute haben das probiert, konnten aber die Feinheit nicht nachahmen", so Ritchie.
Das ist nun erstmals gelungen. Obwohl die Forscher warnen, dass ihre Perlmutt-Keramik noch am Anfang der Entwicklung steht, sehen sie doch bereits Anwendungen, die bislang stets unmöglich geblieben waren. "Man könnte solche Werkstoffe nutzen, um daraus das Chassis eines Autos zu bilden – statt Stahl. Das würde Treibstoff sparen", sagt Ritchie.
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(bsc)
