Metalle können mit einer speziellen Schocktherapie noch härter werden. Amerikanische und Schweizer Forscher um Eduardo Bringa von der Universität von Kalifornien in Livermore beschossen dazu eine Kupferplatte mit intensiven Laserpulsen. Die ausgelöste Schockwelle erzeugte zusätzliche Defekte im Kristallgefüge des Kupfers, die sich ineinander verhaken und damit das Material fester und härter machen.
Metalle bestehen aus unzähligen kristallinen Körnern mit einem Durchmesser von tausendstel oder millionstel Millimetern. Diese kleinen Kristallkörner sind nicht perfekt, sondern haben Störungen in ihrem regelmäßigen Aufbau. Durch das Verbiegen des Metalls wandern diese Defekte an die Oberfläche der einzelnen Körner. Wird die Kornoberfläche erreicht, ist dort ein weiteres Verbiegen nicht möglich. Materialforscher haben bislang durch eine Verringerung des Korndurchmessers die Härte des Gesamtmaterials erhöht: Die Defekte kommen damit schneller an die Kornoberfläche. Dadurch ist auch die Verbiegung schneller gestoppt und das Material ist härter. Bei weiterer Verringerung des Korndurchmessers nimmt die Härte des Materials wieder ab: Dann beginnen die einzelnen Körner unter den inneren Spannungen selbst zu wandern.
Durch die neue Schockmethode werden aber zusätzliche Defekte in Form von Kanten auf den Oberflächen der Körner erzeugt, so dass diese sich untereinander verhaken. Das Material bleibt daher hart. In ihren Experimenten konnten die Forscher zeigen, dass mit jedem Laserpuls das Kupfer um zehn bis zwanzig Prozent härter wird. Bislang konnten die Forscher auf diese Weise allerdings nur Materialmengen von einem Kubikmillimeter härten.
Im Flugzeugbau, im Reaktorbau und im militärischen Einsatz sehen die Forscher eine Verwendung der neuen, besonders harten Materialien. Allerdings bestehen unter Wissenschaftlern noch Zweifel, ob sich die Ergebnisse auf eine industrielle Fertigung übertragen lassen.
Science, Onlinedienst
ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
