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Nano-Keramiken leiten Strom und brechen nicht

Keramiken sind spröde, brechen leicht und leiten keinen Strom. Mit winzigen, millionstel Millimeter kleinen Nanoröhrchen aus Kohlenstoff verändern sich diese Eigenschaften jedoch schlagartig. Amerikanische Physiker mischten die kleinen Hohlkörper erfolgreich in Aluminiumoxid und steigerten damit sowohl die Festigkeit als auch die Leitfähigkeit für Strom. Damit belegen sie die enormen Möglichkeiten, die dieser Nanozusatz für wichtige Werkstoffe in der Industrie liefern kann. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Fachzeitschrift Applied Physics Letters (Bd. 83, S. 1228).

Strom wird von den mit Nanoröhrchen versetzten Aluminiumoxid-Stücken gleich um 13 Größenordnungen besser geleitet. Damit übertrumpfen Guo-Dong Zhan und seine Kollegen von der University of California in Davis den Rekord früherer Mischmaterialien aus Nanoröhren und Keramiken um das Siebenfache. Mit einem Anteil von nur 15 Volumenprozent verändern die Kohlenstoff-Nanokörper die klassischen Keramik-Eigenschaften schlagartig.

Die Ursache liegt in der hervorragenden Leitfähigkeit der einwandigen Nanoröhren, die Elektronen mit weit weniger Störungen als die besten metallischen Leiter wie Platin oder Gold transportieren können. Das neue Material konnten die Forscher durch eine Verbesserung des Sinterverfahrens – eine typische Methode zur Herstellung von Keramikteilen – erreichen.

Die mechanische Stabilität der Röhren festigen die Keramik zugleich auch gegen drohende Brüche. Aluminiumoxid findet schon heute eine breite Anwendung in der Industrie, beispielsweise beim Flugzeugbau. Die leitfähige und bruchfestere Nanoröhrchen-Variante könnte dadurch relativ schnell Eingang in diesen Industriezweig finden, hoffen die Forscher. Manche Experten gehen heute davon aus, dass nanoverstärkte Materialien schon in weit mehr Produkten zu finden sind, als man allgemein meine. Doch die Industrie schweige sich in der Anfangsphase gerne über solche „geheimen Zusatzstoffe“ aus.

Jan Oliver Löfken
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