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Leichtbau

Nanoforschung könnte den Leichtbau beflügeln

Forscher des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg haben enträtselt, warum kleinste Metallstrukturen extrem fest sind. Damit könnten Leichtbaumaterialien künftig gezielter entwickelt werden.

23.12.2017
Claudia Witte
HZG, Rasmus Lippels
Nanoforschung könnte den Leichtbau beflügeln (Foto: HZG, Rasmus Lippels)

Poröse Nanomaterialien aus Metall versprechen hochinteressante Anwendungen, da sie zugleich ultraleicht und extrem fest sind – Qualitäten, die unter anderem im Flugzeugbau, bei energieeffizienten Autos oder in sicheren Industrieanlagen gefragt sind. Bislang war allerdings noch nicht ganz klar, wie die Eigenschaften der Nanoteilchen im Detail zustande kommen. Bisherige Erkenntnisse stammen meist aus Computersimulationen.

Forschern des Helmholtz-Zentrums Geesthacht und der Technischen Universität Hamburg ist nun ein mechanisches Prüfverfahren für Nanoteilchen gelungen. Konkret verknüpften sie Abermilliarden von Gold-Nanoteilchen zu einem porösen, schwammartigen Netzwerk. Daraus ließen sich millimetergroße Probenzylinder fertigen, die groß genug sind, um sie mit einer Prüfmaschine zu testen. Wie von Experten vermutet, tragen die Prozesse an der Oberfläche des Nanoteilchens entscheidend zur enormen Festigkeit bei. Ein relativ großer Teil der Atome sitzt bei diesen Teilchen an der Oberfläche: "Dadurch werden Oberflächeneffekte bestimmend für die mechanischen Eigenschaften."

Die Erkenntnisse können helfen, neuartige Materialien auf Nanobasis gezielter zu entwickeln. Sie könnten unter anderem für den Leichtbau und für Werkstoffe mit eingebauten Sensoreigenschaften besonders interessant sein. Der Leichtbau zählt für das Bundeswirtschaftsministerium zu den Schlüsseltechnologien. Es fördert diverse Maßnahmen in diesem Bereich wie den Leichtbauatlas , der die einzelnen Akteure aus Forschung, Entwicklung und Anwendung vernetzen und den Technologietransfer unterstützen soll.