Ultraschall-Verfahren macht Metalle unzerstörbar

Nanometer-Hohlräume durch Behandlung in wässriger Lösung

Stahlreibe: Neuartiges Verfahren macht Metalle noch robuster (Foto: pixelio.de, Rolf Handke)

Bayreuth (pte001/04.03.2011/06:00) Ein internationales Forschungsteam hat ein kostengünstiges Ultraschall-Verfahren für das Design poröser Metalle entwickelt. Diese Metalle sind korrosionsbeständig, mechanisch stark und halten extrem hohen Temperaturen aus. Für Technologiehersteller sind diese Eigenschaften äußerst attraktiv. Bei der neuen Verarbeitungsmethode werden die Metalle in einer wässrigen Lösung mit Ultraschall behandelt. So entstehen Hohlräume von wenigen Nanometern in präzise definierten Abständen.

Metalle mit Nanostrukturen werden heute schon in der Energiespeicherung oder in der Medizintechnik angewendet. Das neuentwickelte Verfahren nutzt den Prozess der Blasenbildung. Bei sehr hohen Drehgeschwindigkeiten bilden sich unter Wasser Dampfblasen, die nach kurzer Zeit unter extrem hohen Drücken in sich zusammenfallen und die metallischen Oberflächen von Schrauben und Turbinen verformen.

Poröse Metalle durch Blasenbildung

Der Prozess der Blasenbildung lässt sich mit Ultraschall künstlich erzeugen. Ultraschall besteht aus Druckwellen mit Frequenzen oberhalb des hörbaren Bereichs (20 kHz) und erzeugt in Wasser sowie in wässrigen Lösungen Vakuumblasen. Wenn diese Blasen implodieren, entstehen Temperaturen von mehreren tausend Grad Celsius und extrem hohe Drücke bis 1.000 bar.

Eine präzise Steuerung dieser Prozesse kann für eine gezielte Nanostrukturierung von Metallen eingesetzt werden. Vorraussetzung ist: Die Metalle bringen bestimmte physikalische und chemische Eigenschaften mit. Denn wie Andreeva zusammen mit ihren Kollegen in Golm, Berlin und Minsk ermittelt hat, reagieren Metalle sehr unterschiedlich bei Ultraschallbehandlung.

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