Nanokristalle machen Schäden im Material sichtbar

Materialversagen wird vorhersehbar

Aufnahme der Zinkoxid-Kristalle mit dem Rasterelektronenmikroskop - Copyright 2012, Wiley
Aufnahme der Zinkoxid-Kristalle mit dem Rasterelektronenmikroskop - Copyright 2012, Wiley

29.11.2012,  Forschung

Ein feiner Riss in einem Metallrad verursachte das bisher verheerendste Zugunglück in Deutschland, 1998 in Eschede. Das Problem: Schäden im Material lassen sich von außen kaum erkennen. Wissenschaftlern gelang es jetzt, Materialermüdung sichtbar zu machen: Sie stellten ein neues Kunststoffmaterial her, das unter hoher Belastung aufleuchtet. 

Ihr neues Verfahren entwickelten die Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM), der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) und Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) für Kunststoff-Mischmaterialien, so genannte Komposite. Leicht und gleichzeitig robust, halten diese Materialien großen mechanischen Belastungen stand. Sie werden zum Beispiel beim Bau von Fahrzeugen oder in der Medizintechnik eingesetzt. 

„Für unsere Versuche mischten wir Silikon mit selbstleuchtenden Zinkoxid-Kristallen. Sie weisen eine besondere Struktur auf, die winzigen Propellern gleicht“, erklärt TUM-Professor Cordt Zollfrank. „Der neue Materialmix ist stabiler, außerdem verändern sich unter mechanischer Belastung Intensität und Farbanteile des reflektierten Lichts“.

Das Material zeigt also selbst an, wenn die mechanische Belastung zu hoch wird: Das Bauteil kann aus dem Verkehr gezogen werden, bevor ein Unfall passiert. Die Wissenschaftler sind sich sicher, dass ihr Verfahren neue Wege für das Design neuartiger Kunststoff-Komposite eröffnet. Zollfrank: „Wir erwarten weitere spannende Entwicklungen auf dem Gebiet der ’self-reporting materials'“.

Presse-Bilder zum Download:

Aufnahme der Zinkoxid-Kristalle mit dem Rasterelektronenmikroskop - Copyright 2012, Wiley; veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung (DOI:10.1002/adma.201203849)
Aufnahme der Zinkoxid-Kristalle mit dem Rasterelektronenmikroskop - Copyright 2012, Wiley; veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung (DOI:10.1002/adma.201203849)
Aufbau des Experiments: Das Kompositmaterial wird  gedehnt und gleichzeitig mit Licht bestrahlt. Mit einem Sensor wird dabei die reflektierende Farbe gemessen. Copyright 2012, Wiley; veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung (DOI:10.1002/adma.201203849)
Aufbau des Experiments: Das Kompositmaterial wird gedehnt und gleichzeitig mit Licht bestrahlt. Mit einem Sensor wird dabei die reflektierende Farbe gemessen. Copyright 2012, Wiley; veröffentlicht mit freundlicher Genehmigung (DOI:10.1002/adma.201203849)

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Self-reporting-materials_DE_01.pdf(159 Kbyte)


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