Transparentes Aluminium!

Wenn Sie gerne  Star Trek Filme ansehen, erinnern Sie sich vielleicht an den Schiffsingenieur Scotty, als er in dem Kinofilm „Zurück in die Gegenwart“ („The Voyage Home“) die Formel für „transparentes Aluminium“ an einen Erdbewohner der 20. Jahrhunderts weitergibt. Traum oder Realität?

Seit einigen Jahren arbeiten Forscher des Fraunhofer Instituts für keramische Technologien und Systeme IKTS, Dresden, an eben diesem Material! Nun ja, zumindest beinahe.Durchsichtig wie Glas aber drei Mal so hart wie Stahl ist die neue Transparent-Keramik aus Sinterkorund, einem speziellen Aluminiumoxid (Al2O3) mit geringer Korngröße. Dank eines speziellen Herstellungsverfahrens lassen sich diese Nano-Partikel so dicht packen, dass kaum Poren bleiben.

 

 

Das Endprodukt besitzt neben der hohen Lichtdurchlässigkeit eine extrem hohe Festigkeit (650 - 700 MPa) und Härte (HV10 > 2000), sowie Kratz- und Verschleißresistenz. Zudem ist es gegen aggressive Medien sehr beständig und kann durch die Gießtechnologie in jede beliebige Form gebracht werden. Bisherige „transparente“ Keramiken sind grobkörniger, besitzen geringere mechanische Kennwerte und sind eher transluzent.Zudem gelang den Forschern feinkörniges Aluminiumoxid bei 1200 Grad Celsius so im Ofen zu verbacken, dass ein extrem hartes (HV10 = 10-20 GPa), durchsichtiges Material entsteht.  Eine 10 mal 10 Zentimeter große Platte (Stärke: 1,0 cm) wiegt nur etwa 400 Gramm, ist aber dreimal härter als gehärteter Stahl. Eine neue feinkristalline Spinell-Keramik (Mg-Al) ist selbst bei hoher Materialstärke klar durchsichtig und vergleichbar hart (HV10 = 10-20 GPa), ideal für transparente Panzerkacheln.  Die Schutzwirkung gegen Durchschuss ist jetzt eingesetztem (undurchsichtigem) Sinterkorund gleichwertig und in der Härte sogar Saphir überlegen!

 

Mg-Al-Spinell-Keramik, ca. 10 cm x 10 cm, Dicke 5 mm

Einsatzgebiete sind u. a. Hochleistungsbeleuchtungen, Farbfilter, Linsen, bruchstabile, kratzfeste Fenster, z. B. für Bar-Code-Scanner und medizinische Geräte und schusssichere Fenster.

 

 

In Zukunft ersetzten sicherlich „tranparente Metalle“, d.h. transparente Keramiken, das Silikatglas in der Raumfahrt und ermöglichen so leichtere und sicherere Fenster in Raumfahrzeugen!

 

Shuttle-Fenster und ca. 2-3 mm großer Schaden durch den Einschlag eines Schrottpartikels

Autor: Gerd Rauenbusch

Quelle: www.ikts.fraunhofer.de/forschungsfelder/werkstoffe/oxidkeramik/keramiksinterkorundbasis/transparentkeramik.jsp

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