Amerikanische Forscher haben auf besonders einfache Weise ein superhartes Material hergestellt, das so beständig ist wie Diamant. Im Prinzip reicht es aus, die chemischen Elemente Rhenium und Bor in Pulverform zu vermischen und über mehrere Tage auf 1.000 Grad Celsius zu erhitzen, haben die Materialforscher herausgefunden. Mit den entstandenen Kristallen der chemischen Verbindung Rheniumdiborid konnten die Wissenschaftler selbst Diamanten ankratzen. Das harte und verschleißresistente Material könnte in der Industrie für Schleifscheiben und in Werkzeugmaschinen zur Metallbearbeitung eingesetzt werden, erklären die Forscher.
Die Wissenschaftler untersuchten zunächst, welche Eigenschaften extrem harte Materialien haben müssen und welche chemischen Elemente dafür infrage kommen. So bestimmen beispielsweise die Stärke und räumliche Ausrichtung der chemischen Bindung zwischen den Atomen die Härte des Materials. Da Bor für besonders feste Verbindungen bekannt ist, wählten die Forscher dieses Element als einen Materialbestandteil aus. Zum Rhenium griffen sie wegen bestimmter elektrochemischer Eigenschaften dieses Metalls. Die Forscher entwickelten drei verschiedene Verfahren, um beide Partner in eine chemische Verbindung zu bringen.
Als besonders einfach stellte sich das Mischen von Pulvern der beiden Ausgangselemente heraus. Die Forscher umschlossen die Pulvermischung unter Vakuumbedingungen mit Quarzglas und erhitzten die Probe für fünf Tage auf 1.000 Grad Celsius. Die resultierende Substanz untersuchten sie anschließend auf ihren Härtegrad und weitere Materialeigenschaften. Das Kompressionsmodul als Maß für die Beständigkeit gegen Deformationen lag mit 360 Gigapascal nahe den 442 Gigapascal des Diamanten. Im Vergleich: Stahl hat ein Kompressionsmodul von 160 Gigapascal.
Das Produktionsverfahren lasse sich gut im industriellen Einsatz nutzen, schreiben die Forscher. Es besticht durch seinen Verzicht auf hohe Drücke in der Produktion. Dadurch sei es einfacher und billiger in der Handhabung. Bislang werden superharte Materialien einschließlich der Industriediamanten bei hohen Temperaturen und extrem hohen Drücken hergestellt. Natürliche Diamanten entstehen unter hohen Drücken im Erdmantel.
Hsiu-Ying Chung (Universität von Kalifornien, Los Angeles) et al.: Science, Bd. 316, S. 436 ddp/wissenschaft.de ? Martin Schäfer
