Das unzerstörbare Schild aus Vibranium von Captain America, das transparente Aluminium aus Startrek IV oder Carit aus Perry Rhodan welches als unendlicher Energiespeicher dient: Sie alle sind typische Sciencefiction-Materialien. Und wie es mit Science Fiction so üblich ist wird sie oft von der Realität eingeholt.

Ich schreibe heute mal über etwas Anderes: Und zwar die meiner Meinung nach coolsten Werkstoffe die bereits industriell eingesetzt werden. Ich werde noch nicht auf die Herstellung eingehen denn das würde den Rahmen des Artikels sprengen.

Aerogel: So leicht wie Luft

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Aerogele sind die wahrscheinlich leichtesten Feststoffkörper des Sonnensystems. Ein Kubikmeter Wasser wiegt beispielsweise ziemlich genau eine Tonne. Ein Kubikmeter ausgehärteter Bauschaum zwischen 16 und 80 kg. Und ein Kubikmeter Aerogel? Das leichteste Aerogel wiegt nicht einmal einen Kilo auf einen Kubikmeter.

Das ist WIRKLICH leicht. Wer das Bild oben angesehen hat: Nein das ist keine Computeranimation. Aerogel bestehen praktisch zu 99% aus Luft. Die restliche Molekülstruktur sorgt für die ungewöhnlichen optischen Eigenschaften.

Sei es als Wärmeisolator, als Material für Sonnenkollektoren oder als leichter Hitzeschild in der Raumfahrt: Die Möglichkeiten sind fast endlos. Bereits heute kann man Aerogel-Isolierungen für Häuser kaufen und auch als Ölabsorber können sie verwendet werden: Ein herkömmlicher Ölabsorber nimmt ca. das Zehnfache seines Gewichts an Öl auf. Ein Aerogel auf Carbonbasis bis zum 900-fachen.

ALON: Transparentes Aluminium

ALON steht für Aluminiumoxynitrid und hat mit dem namensgebenden Aluminium nicht mehr allzuviel gemeinsam. Die Eigenschaften freilich sind beeindruckend: Es widersteht Temperaturen bis über 1200° ist leichter und ca. 4x widerstandsfähiger als kugelsicheres Glas von vergleichbarer Dicke. Es wird wenig überraschen das es primär in der Rüstung zum Einsatz kommt: Als Sichtfenster für Panzerfahrzeuge oder ballistische Schutzhelme. Seinen Namen erhielt es tatsächlich als Anspielung an Startrek.

ALON ist hier nur exemplarisch hervorgehoben für eine ganze Reihe von keramischen Werkstoffen mit beeindruckenden Eigenschaften.

Down Draw Glas: Roll- und biegbares Glas

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Der eine oder andere von euch wird vielleicht ein faltbares Smartphone besitzen. Lange Zeit wäre so etwas gar nicht möglich gewesen. Der eigentliche Zauber bei diesen Telefonen liegt hier im Glas: Das Glas wird hier in einem eigenen Verfahren, dem Down Draw-Verfahren, auf Stärken von 1 bis 30 µm augezogen. Und bei diesen Dicken erhält man ein Material das biegsam ist wie eine Kunststofffolie bei der Härte von Glas.

Ob man nun ein faltbares, oder in naher Zukunft einrollbares, Smartphone braucht sei mal dahingestellt. Dank biegsamen, rollbarem Glas sind sie aber möglich.

Carbin: Wenn Diamant weich ist im Vergleich

Diamant ist das härteste bekannte natürliche Material auf unserem Planeten. Aber uns steht ja nicht nur der Planet Erde zur Verfügung. Im Weltraum kann Kohlenstoff eine weitere Strukturform annehmen: Die des Carbins.

In der Uni Wien gelang es Forschern eine mehr als einen Mikrometer lange Kette herzustellen. Das klingt nun nicht nach viel aber für Nanomaßstäbe ist das eine beachtliche Länge.

Entsprechend muss man das aus einem anderen Blickwinkel sehen: Von der Herstellung sündhaft teurer Nanotubes im Labor zur großindustriellen Herstellung und Verwendung als Füllstoff in der Kunststoffindustrie vergingen nichtmal 20 Jahre.

Den großtechnischen Einsatz von Carbin werden wir also noch in den nächsten 10-15 Jahren erleben.

Um Carbin großindustriell herstellen zu können müssten wir idealerweise in Schwerelosigkeit arbeiten. Und das Carbin vor der Außenwelt schützen denn Kohlenstoff ist hochreaktiv.

Dann allerdings haben wir ein Material welches Diamant zerschneiden kann und 30x fester is als jeder Stahl. Und damit könnte plötzlich eine andere Technologie möglich werden: Der Weltraumlift. Aber das ist eine andere Geschichte.

So. Das war mein Miniausflug in den Bereich der Werkstoffkunde mit euch in der ich kurz über einige Materialien rede die mich faszinieren!