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22.11.2021 | Keramik + Glas | Nachricht | Onlineartikel

Keramiken verformbar machen

Autor:
Leyla Buchholz
1:30 Min. Lesedauer

Eine internationale Forschungskooperation entwickelt eine Methode, um verformbare Keramikmaterialien herzustellen, die extremen Bedingungen besonders gut standhalten können.

Von der Kaffeetasse bis zur Badezimmerfliese gilt: Keramik lässt sich nicht verformen und ist leicht zerbrechlich. Dagegen gibt es metallische Formgedächtnislegierungen, die dank ihrer enormen Verformbarkeit zum Beispiel als medizinische Stents eingesetzt werden. Ein Forschungsteam von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und der University of Minnesota sowie weitere Wissenschaftler beschreiben nun im Fachmagazin Nature, wie sich verformbare Formgedächtnismaterialien auch aus Keramik herstellen lassen. Die Forscher wendeten dazu eine Methode an, die sich bei der Entwicklung neuer metallischer Formgedächtnismaterialien bewährt hat. Bei einer Verformung durchlaufen Materialien verschiedene Phasen auf struktureller Ebene. Die Forscher wandelten daher die Zusammensetzung der Keramik ab, um die Abstände zwischen den Atomen im Material zu verändern und einen reibungslosen Übergang zwischen zwei Phasen zu ermöglichen.

Bei einer bestimmten Zusammensetzung konnten sie eine reversible Umwandlung beobachten, bei der das keramische Material problemlos zwischen Phasen hin- und herwechselt, ähnlich wie bei einem Formgedächtnismaterial. Die mathematischen Bedingungen, unter denen solch eine reversible Umwandlung auftritt, könnten einen Weg darstellen, um verformbare Formgedächtniskeramiken herzustellen, die zum Beispiel extremen Bedingungen besonders gut standhalten könnten. "Das wäre eine völlig neue Art von Funktionsmaterial. Es besteht ein großer Bedarf an Formgedächtnisaktoren, die bei hohen Temperaturen oder in korrosiven Umgebungen funktionieren", sagt Professor Richard James vom Department of Aerospace Engineering and Mechanics an der University of Minnesota. "Was uns aber am meisten begeistert, ist die Aussicht auf neue ferroelektrische Keramiken. Bei diesem Material kann die Phasenumwandlung genutzt werden, um aus den kleinen dabei auftretenden Temperaturunterschieden Strom zu erzeugen."

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