Neuartiges Verfahren zur dauerhaften Umwandlung von Materialien in andere Kristallstrukturen

Sächsische Wissenschaftler haben ein Verfahren zur dauerhaften Umwandlung von Materialeigenschaften entwickelt. Mit Hilfe eines von außen aufgebrachten hohen Drucks in der sogenannten „Schockwellensynthese“ kann ein Material in eine andere Kristallstruktur überführt werden.

Der Druck von mehreren Gigapascal sowie Temperaturen bis zu einigen Tausend Grad Celsius werden durch die Detonation einer Sprengladung erzeugt. Durch die patentierte Anordnung der Bestandteile des Experiments können die Materialien teilweise oder vollständig umgewandelt werden.

Dadurch ergeben sich völlig neue Materialeigenschaften (z.B. höhere Härte oder verbesserte thermische Leitfähigkeit), die gezielt genutzt werden können.

Anwendungsbeispiel
Bei Drücken von circa 20 GPa wandelt sich Aluminiumnitrid (AlN) mit hexagonaler Struktur  (w-AlN) in eine kubische Struktur (Kochsalzstruktur) um. Durch diese Phasenumwandlung, ähnlich der von Graphit zu Diamant, ergeben sich signifikante Verbesserungen der physikalischen Eigenschaften.

Bei einem der ersten Versuche wurde für den hergestellten Sinterkörper eine Wärmeleitfähigkeit von bis zu 600 W/mK und eine Vickershärte von >4000 HV nachgewiesen.

Vorteile

• Gezielte Herstellung neuer Materialien
• Drücke von über 80 GPa möglich
• Herstellung von Mengen im Grammbereich (statt weniger Mikrogramm mit alternativen Methoden)
• Zur Materialklasse der Nitride existieren erste Forschungsergebnisse bezüglich der Materialeigenschaften

Das Verfahren zur Herstellung zur dauerhaften Umwandlung von Materialien in andere Kristallstrukturen ist ein Projekt der Sächsische Patenverwertungsagentur, SPVA, die der GWT-TUD GmbH angehört. Die SPVA  sorgt mit ihrem Service dafür, dass Innovationen aus sächsischen Hochschulen, Fachhochschulen und Forschungseinrichtungen auf den Markt kommen und weltweit genutzt werden können. Das Themenspektrum reicht von Werkstoffen und Materialien über den Bereich Energie, Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik, Medizin und Medizintechnik.

Hochschulen, Forschungseinrichtungen, Wissenschaftler und Unternehmen, die sich für das Leistungsangebot der SPVA und der GWT interessieren, können sich unter www.spva.de und www.gwtonline.de darüber informieren.

Presse-Kontakt:
Beate-Victoria Ermisch
Leiterin der Sächsischen PatentVerwertungsAgentur und Prokuristin der GWT-TUD GmbH
Telefon: 0351  25933 120
E-Mail: beate.ermisch(at)GWTonline.de