Ultraleichte Materialien aus Titan: Japanische Forscher entwickeln perfekte Werkstoffe am Computer

Ultraleichte Materialien aus Titan
Japanische Forscher entwickeln perfekte Werkstoffe am Computer

Die Anforderungen an moderne Metall-Legierungen werden immer größer. Doch anstatt nach dem "Trial and Error"-Verfahren nach den neuen Werkstoffen zu suchen, nutzten japanische Materialforscher durch theoretische Berechnungen und Simulationen auf der Basis der Quantenmechanik einen kürzeren Weg zum perfekten Werkstoff.

wsa HAMBURG. Leicht, stabil und gut zu verarbeiten: Die neuen Legierungen auf Titanbasis sind extrem beanspruchbar, weisen für Metall überraschende plastische und elastische Eigenschaften auf und wiegen erstaunlich wenig. "Wir fanden eine Gruppe von Legierungen, die zahlreiche ,Super-Eigenschaften? und drastische Änderungen der physikalischen Eigenschaften bei Raumtemperatur aufweisen", berichten Takashi Saito (E-Mail: saito@ femto.phys.s.u-tokyo.ac.jp) und seine Kollegen von der Universität Tokio in der Fachzeitschrift "Science". Zugleich bieten die Legierungen für Metalle bisher unerreichte Eigenschaften in Hinblick auf Elastizität, Stärke und Verformbarkeit bei niedrigen Temperaturen.

Experten sehen in dieser neuen Art der "Planung" von Legierungseigenschaften die Zukunft der Materialforschung. Basierend auf theoretischen, quantenphysikalischen Erkenntnissen über das Verhalten von Atomen in der direkten Nachbarschaft zu anderen Elementen, mischten sie ihre Legierungen aus Titan, Tantal, Niob, Vanadium, Zirkonium und Sauerstoff. Auch ein gewünschtes Verhalten in Bezug auf Magnetisierbarkeit ließ sich so erreichen. Mit verschiedenen Spektroskopie-Methoden - von Aufnahmen mit einem Rastertunnelmikroskop bis zur Analyse der elektronischen Eigenschaften - analysierten Saito und Kollegen die innere Struktur ihrer Legierungen bis in den Nanometer-Bereich.

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