Neuartige Legierung 02.06.2015, 06:45 Uhr

Millionenfach verformbar ohne jede Ermüdungserscheinung

Eine neuartige Legierung, die sich praktisch ohne Ermüdung millionenfach verformen lässt, haben deutsche und amerikanische Forscher entwickelt. Der Clou: Bei der Dehnung erwärmt sich das Material um 10 °C auf, bei der Entlastung entsprechend wieder ab. 

Material aus der neuartigen Titan-Nickel-Kupfer-Legierung: Bei Bewegung erwärmt sich das Material und kühlt sich ab, wenn es sich in seine ursprüngliche Form zurück bewegt.

Material aus der neuartigen Titan-Nickel-Kupfer-Legierung: Bei Bewegung erwärmt sich das Material und kühlt sich ab, wenn es sich in seine ursprüngliche Form zurück bewegt.

Foto: AG Quandt/Universität Kiel

Kleinste Kühlgeräte der Zukunft, die beispielsweise in künstlichen Herzklappen eingesetzt werden könnten, ließen sie auf diesem neuen Material aufbauen. Es besteht aus einer dünnen Folie, die mechanisch ausgelenkt wird. Dabei erwärmt sie sich um 10 °C, bewegt sich die Folie in ihre ursprüngliche Form zurück, kühlt sie sich in gleicher Weise ab. „Genau diese Abkühlung könnte für neuartige miniaturisierte Kühlanwendungen genutzt werden, die ohne gasförmige Kältemittel auskommen“, sagt Doktorand Christoph Chluba, der zur Forschergruppe um Professor Eckhard Quandt von der Arbeitsgruppe Anorganische Funktionsmaterialien an der Universität Kiel gehört.

Mit diesem neuartigen elastokalorischen Effekt könnte einiges an elektrischer Energie eingespart werden, in Zukunft vielleicht sogar bei Kühlschränken, die mit kräftigen Dauermagneten arbeiten. Zumindest anfangs werden die neuartigen „Kühlschränke“ allerdings ziemlich klein sein und beispielsweise zum Kühlen von elektronischen Baugruppen eingesetzt.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)-Firmenlogo
Bauingenieur/in (m/w/d) Fachrichtung Tiefbau / Straßenbau Stadtbetrieb Wetter (Ruhr)
Wetter (Ruhr) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
Brandschutzbeauftragte*r mit Zusatzfunktionen Tram (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Planungsingenieur (w/m/d) Streckenplanung Die Autobahn GmbH des Bundes
Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur (m/w/d) Wärmepumpensysteme und Regelungen Uwe Wenzel WW-Personalkonzepte e.K.
Großraum Hamburg Zum Job 
Landeshauptstadt München-Firmenlogo
Verkehrsingenieur*innen für die Verkehrswende (w/m/d) Landeshauptstadt München
München Zum Job 
Framatome-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) für nukleare Entsorgung Framatome
Karlstein am Main, Erlangen Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Bauwerksprüfer (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Verfahrenstechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Technische Universität Graz-Firmenlogo
Universitätsprofessur für Nachhaltige Antriebssysteme und angewandte Thermodynamik (m/w/d) Technische Universität Graz
Graz (Österreich) Zum Job 
Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)-Firmenlogo
Projektingenieurin / Projektingenieur (w/m/d) Elektrotechnik Berliner Stadtreinigungsbetriebe (BSR)
Lübeck Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
(Umwelt-)Ingenieur (w/m/d) für Boden, Abfall, Altlasten und Georisiken Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Fuest Familienstiftung-Firmenlogo
Bauzeichner, Bautechniker oder Innenarchitekt (m/w/d) Fuest Familienstiftung
Timm Technology GmbH-Firmenlogo
Sales Manager / Vertriebsingenieur (m/w/d) Timm Technology GmbH
Reinbek Zum Job 
Caljan GmbH-Firmenlogo
Maschinenbauingenieur / Konstrukteur Sondermaschinenbau (m/w/d) Caljan GmbH
Halle (Westfalen) Zum Job 
Stadtwerke München GmbH-Firmenlogo
(Senior) Projektmanager*in Niederspannung (m/w/d) Stadtwerke München GmbH
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* Produktmanagement für Navigationsdienste DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Langen (Hessen) Zum Job 
VAHLE-Firmenlogo
Ingenieur Automatisierungs- und Steuerungstechnik (m/w/d) VAHLE
Kamen, Großraum Dortmund Zum Job 
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Patentingenieur (m/w/d) der Fachrichtung Physik und/oder Elektrotechnik mit der Möglichkeit zur Ausbildung zum "European Patent Attorney (m/w/d/)" Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Flugsicherungsingenieur (w/m/d) DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB-Firmenlogo
Europäischer Patentanwalt (m/w/d) der Fachrichtung Physik, Informatik, Elektrotechnik oder Nachrichtentechnik Grünecker Patent- und Rechtsanwälte PartG mbB
München Zum Job 

Zehn Millionen Verformungen überstanden

Das neuartige Material haben Forscher der Universität Kiel und der University of Maryland in den USA entwickelt. Es handelt sich um eine Titan-Nickel-Kupfer-Legierung, die in einem Dünnschicht-Abscheideprozess hergestellt wird, ähnlich wie bei organischen Solarzellen. Das Material besticht nicht nur durch seine Fähigkeit, Bewegung in Wärme beziehungsweise Kälte umzusetzen. Es ist zudem so elastisch wie kein anderes Material.

Die neue Titan-Nickel-Kupfer-Legierung lässt sich millionenfach bewegen ohne zu ermüden.

Die neue Titan-Nickel-Kupfer-Legierung lässt sich millionenfach bewegen ohne zu ermüden.

Quelle: AG Quandt/Universtität Kiel

„Im Experiment ließen sich 0,02 Millimeter dicke Filme aus diesem Material mehr als zehn Millionen Mal verformen, ohne signifikante Ermüdungserscheinungen zu zeigen“, sagt Doktorand Chluba. Die extrem hohe Elastizität beruht auf einer immer wieder sich verändernden Kristallstruktur des Materials. Im Ruhezustand ist sie höchst symmetrisch. Beim Verbiegen verliert sie einen Teil ihrer Symmetrie, um bei Entlastung wieder zu ihr zurückzukehren.

Neues Material soll biokompatibel werden

Die Kieler Forscher können sich ganz unterschiedliche Anwendungen für ihr Material vorstellen, etwa als Ersatz für verschlissene Herzklappen. Diese Bauteile müssen, um Nachoperationen zu vermeiden, äußerst haltbar sein. Sie öffnen und schließen sich im Verlauf eines Jahres millionenfach. Genutzt werden könnte das Material allerdings erst nach einer Modifizierung der Legierung, damit sie körperverträglich, also biokompatibel wird.

 

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.