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Metallmixer Nanopartikel schaffen neuartige Kombinationen aus Metallen

Quelle: KIT 2 min Lesedauer

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Forscher am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wollen mit besonderen Nanopartikeln bisher nicht mögliche Metallmischungen entwickeln ...

Überfallartig reagieren! Monometalle haben zwar auch schon nützliche Eigenschaften, doch Legierungen sind noch nützlicher. Forscher am KIT wollen deshalb mit metallischen Nanopulvern (Symbolbild) versuchen, bisher nicht machbare Legierungen zu entwickeln.(Bild: Metal Heart)
Überfallartig reagieren! Monometalle haben zwar auch schon nützliche Eigenschaften, doch Legierungen sind noch nützlicher. Forscher am KIT wollen deshalb mit metallischen Nanopulvern (Symbolbild) versuchen, bisher nicht machbare Legierungen zu entwickeln.
(Bild: Metal Heart)

Metalle können vielfältige Eigenschaften haben, doch bisher waren einige Kombinationen aus verschiedenen Metallen in einem Werkstoffsystem – sprich Legierung – nicht machbar. Schaffe man das dann doch, eröffneten sich ganz neue Perspektiven. Um das zu erreichen, setzt am KIT der Chemiker Professor Claus Feldmann deshalb metallische Nanopartikel als Mittler ein. Wenn man es richtig versteht, konzentriert man sich dabei auf Untersuchungen mit unedlen Metallen.

Es winken neue Hochleistungswerkstoffe

Metallische Werkstoffe sind für Feldmann, Forschungsgruppenleiter am Institut für Anorganische Chemie des KIT, die Basis für wichtige Komponenten für Zukunftsfelder in der Forschung – beispielsweise für die Aspekte Energie, Elektronik, Automotive sowie Luft- und Raumfahrt. Claus Feldmann schaffe mit seiner Nanopartikelforschung dafür nun die Grundlagen für völlig neuartige Legierungen. Das Projekt trägt den Titel „Nanopartikel als Shuttles zur Legierung nicht mischbarer unedler Metalle“. Das heißt, wie oben schon erwähnt, dass Nanopartikel dabei als Mittler fungieren, um Metalle zusammenzubringen, die sich bis jetzt nicht miteinander mischen lassen. Immerhin 80 Prozent aller bekannten chemischen Elemente sind Metalle, weshalb sich in Sachen Kominationsmöglichkeiten ein Universum auftut. Abgesehen von den meist bekannten und ähnlichen Eigenschaften gibt es Typen, die unterschiedliche, teilweise sogar einander entgegengesetztes Verhalten zeigen. Die Verschmelzung von solchen Metallen könnte künftig neue Hochleistungswerkstoffe ergeben.

Schnelle Reaktion überrascht Nanopartikel

Einige Metalle sind jedoch in fester Phase nicht mischbar und bilden keine sogenannten thermodynamisch stabilen Bimetalle. Leichtmetalle sind etwa weich und reaktionsfreudig. Und Hartmetalle sind eben hart, haben einen hohen Schmelzpunkt und sind dafür reaktionsträge. Diese Eigenschaften zu kombinieren, eröffnet interessante Perspektiven, war bisher jedoch häufig nicht möglich. Feldmann und sein Team nutzen nun Nanopartikel und arbeiten daran, durch schnelle Reduktion (nahe Raumtemperatur in flüssiger Phase) eine atomar gesehen statistische Verteilung von Metallen in Nanopartikeln kinetisch zu erzwingen, wie es die Karlsruher ausdrücken. Diese chemische Reaktion dauere keine Sekunde, sodass die Nanopartikel gar keine Zeit hätten, sich wieder voneinander zu separieren. Das führe dazu, dass in dem Gemisch beide Metalle in gleichem Maße enthalten und gleichmäßig verteilt blieben. Und man hat, wie die Forscher betonen, auch schon einige neuartige Bimetalle so erzeugt, die sich in puncto Reaktivität, Kristallisationsverhalten und thermischer Stabilität von Metallen aus nur einem Element unterscheiden.

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