Metallschaum Beschichtete Metallschäume mildern Aufprall-Energie

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Eine nanokristalline Nickelbeschichtung macht konventionelle Metallschäume so stabil, dass sie zehnmal mehr Energie absorbieren können als unbeschichtete Schäume.

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Eine neuartige Beschichtung aus nanokristallinem Nickel macht konventionelle Metallschäume sehr stabil. (Bild: Uwe Bellhäuser)
Eine neuartige Beschichtung aus nanokristallinem Nickel macht konventionelle Metallschäume sehr stabil. (Bild: Uwe Bellhäuser)

Die Knochen von Menschen und Tieren haben eine schaumartige Struktur und sind deshalb leicht und trotzdem sehr stabil. Diese Struktur wird von Materialforschern nachgeahmt – unter anderem mit Metallschäumen, die als Leichtbauelemente verwendet werden. Weit verbreitet sind Metallschäume mit einer offenen dreidimensionalen Netzwerkstruktur, so genannte offenporige Schäume, die insbesondere aus Aluminium hergestellt werden. Forschern der Universität des Saarlandes ist es nun gelungen, die vorteilhaften Eigenschaften metallischer Schäume durch hauchdünne Beschichtungen noch zu verbessern.

Idealer Crash-Schutz für Autos und Züge

„Mit Hilfe von nanokristallinem Nickel konnten wir die Fähigkeit der offenporigen Aluminiumschäume, Energie zu absorbieren, um das Zehnfache erhöhen“, erklärt Professor Rolf Hempelmann. „Damit ist das Material ein idealer Crash-Schutz für Autos oder Züge“, erläutert der Wissenschaftler, der an der Universität des Saarlandes den Lehrstuhl für Physikalische Chemie leitet. Die beschichteten Metallschäume halten nicht nur höheren Druck aus als die herkömmlichen Schäume, sondern sind auch steifer und weniger anfällig für Zugkräfte – und das bei nur minimaler Gewichtszunahme.

Bambusstab ist biologisches Vorbild der Beschichtung

Die Beschichtung erfolgt in einem galvanischen Bad. „Dabei wird die nanokristalline Nickelschicht elektrochemisch auf den feinen Verstrebungen des Schaums abgeschieden“, erläutert Rolf Hempelmann. Rund 100 Mikrometer, also ein Zehntel Millimeter dick ist diese Schicht aus nanokristallinen Nickelteilchen. „Unsere Beschichtung folgt einem Konstruktionsprinzip, das wiederum der Natur abgeschaut ist“, sagt der Chemiker „Die extrem harte Beschichtung, die die Streben umkleidet, ist der Struktur eines Bambusstabs vergleichbar, der durch seine äußere harte Schicht unglaubliche Festigkeiten erreicht.“ Und dies ist noch nicht das Ende der Entwicklung: „Um die Druckfestigkeit der Metallschäume noch weiter zu erhöhen, kann man sie zusätzlich noch mit einem Polymer-Schaum füllen“, sagt der Saarbrücker Wissenschaftler. (qui)

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