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Geesthachter Forscher mit Nanoteilchen erfolgreich

Geesthacht Geesthachter Forscher mit Nanoteilchen erfolgreich

Den Werkstoffforschern des Helmholtz-Zentrums Geesthacht (HZG) ist ein Durchbruch für die Nutzung von Nanodrähten gelungen. Statt die Festigkeit dieser extrem kleinen Teilchen theoretisch am Computer zu berechnen, haben die Forscher dafür ein Testverfahren entwickelt.

Geesthacht. Ultraleichte und zugleich extrem feste Werkstoffe – poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen unter anderem für künftige Flugzeuge, energieeffiziente Autos und sicherere Industrieanlagen. Wie die bemerkenswerten Eigenschaften der Nanoteilchen im Detail zustande kommen, war bislang noch nicht genügend verstanden. Forscher des HZG und der Technischen Universität Hamburg (TUHH) konnten nun dank neuartigen experimentellen Herangehensweisen herausfinden, was die Winzlinge so fest macht. Die Ergebnisse könnten helfen, künftige Leichtbau-Materialien gezielter zu entwickeln.

Die Metallteilchen, mit denen sich die Forscher beschäftigen, sind extrem klein: Ihr Durchmesser beträgt gerade mal zwanzig Nanometer (millionstel Millimeter). Die Winzlinge zeigen faszinierende Eigenschaften. Unter anderem besitzen sie eine enorme Festigkeit. „Im Prinzip können diese Nanoteilchen tausendmal fester sein als gewöhnliche, zum Beispiel millimetergroße Metalle“, sagt Projektleiter Prof. Jörg Weißmüller. Der Wissenschaftler leitet das Institut für Werkstoffphysik und Werkstofftechnologie an der TUHH sowie die Arbeitsgruppe „Hybride Materialsysteme“ am Institut für Werkstoffforschung des HZG. „Das macht sie für künftige Anwendungen interessant.“ Aus solchen High-Tech-Materialien könnten sich künftig leichtere und damit energieeffizientere Fahrzeuge bauen lassen.

Wie sich die Nanoteilchen im Detail verhalten, weiß die Fachwelt noch nicht sehr genau. Die meisten Erkenntnisse stammen aus Computersimulationen. Diese liefern zwar spannende und plausible Resultate. Experimentelle Überprüfungen aber stehen zumeist noch aus. Der Grund: Es ist überaus schwierig, die mechanischen Eigenschaften von Nanoteilchen zu untersuchen. Die klassischen Prüfmaschinen der Werkstoffforschung sind dafür nicht geeignet.

Bei ihren Versuchen verknüpfen Weißmüller und seine Kollegen Abermilliarden von Gold-Nanoteilchen zu einem porösen, schwammartigen Netzwerk. Aus diesem nanoporösen Gold lassen sich millimetergroße Probenzylinder fertigen – groß genug, um sie mit einer Prüfmaschine zu testen. „In einem Fall konnten wir mit unseren Experimenten erstmals die Resultate der Computersimulationen bestätigen“, sagt Weißmüller. In einem anderen Fall habe man zeigen können, dass es ganz anders ist als gedacht.

hm

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