Düsseldorf Metalle sollen sich selbst reparieren

Düsseldorf · Am Max-Planck-Institut für Eisenforschung will man selbstheilende Materialien entwickeln.

 Cem Tasan (l.) und Blazej Grabowski wollen mit Formgedächtnis-Nanopartikeln erreichen, dass Metalle sich selbst heilen.

Cem Tasan (l.) und Blazej Grabowski wollen mit Formgedächtnis-Nanopartikeln erreichen, dass Metalle sich selbst heilen.

Foto: Achim Kuhl

Am Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung tüftelt man zurzeit an einer revolutionären Idee: Eine Forschungsgruppe um Cem Tasan und Blazej Grabowski will Metalle entwickeln, die die Fähigkeit haben, sich selbst zu reparieren. Ob Karosserieschäden am Auto, schwer zugängliche Bauteile in tragenden Brückenelementen oder Windparkanlangen oder auch Metalle, die in der Medizin oder der Luft- und Raumfahrt eingesetzt werden: Die Düsseldorfer Wissenschaftler sehen viele Einsatzmöglichkeiten für ihre selbstheilenden Metalle und erhalten jetzt wichtige Rückendeckung durch die renommierteste Forschungseinrichtung des Landes: Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das wissenschaftliche Projekt drei Jahre lang mit rund 400 000 Euro.

Die beiden Max-Planck-Wissenschaftler Cem Tasan und Blazej Grabowski kennen bereits den Einfluss von so genannten Phasenumwandlungen auf die mechanischen Eigenschaften von Metallen. Eine Phase ist dabei ein räumlicher Bereich innerhalb eines Materials, bei dem die Zusammensetzung der Materie und bestimmende physikalische Parameter (wie die Dichte) homogen sind. Die Umwandlung von einer Phase in eine andere kann unter anderem durch mechanische Verformung verursacht werden.

Die Idee der beiden Wissenschaftler ist es nun, Nanopartikel aus Titan und Nickel in potenzielle Rissbildungsstellen einzubauen. Diese Nanopartikel sind aus einer Formgedächtnislegierung, einer Materialkombination, die sich nach mechanischer Verformung an ihre ursprüngliche Form "erinnert" und in diese zurückkehren kann. Das bedeutet: Tritt ein Defekt in einem Bauteil auf, kann sich das Material an seine ursprüngliche Mikrostruktur "erinnern" und in diese zurückkehren, sich also selbst reparieren.

Doch die Düsseldorfer Wissenschaftler haben in ihrem Projekt verschiedene Herausforderungen zu bewältigen. Eine ist es, ein Materialsystem zu finden, dessen Mikrostruktur es erlaubt, Nanorisse einzubauen, in die die Formgedächtnis-Nanopartikel eingefügt werden. Dies sei bei früheren Ansätzen nur in makroskopisch großen Kristallen gelungen.

(RP)
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