Forscher entwickeln intelligente Materialsysteme, indem sie kleinste, schaltbare Partikel während des Herstellungsprozesses in den Werkstoff einbauen. Diese lassen sich durch magnetische oder elektrische Felder verformen.
Man stelle sich folgendes Szenario vor: Ein Fahrzeug stößt frontal gegen einen Passanten. Doch statt mit voller Festigkeit auf ihn zu prallen, verändert sich die Frontpartie des Fahrzeugs in einem Sekundenbruchteil und wird so weich, dass sowohl dem Passanten als auch den Fahrzeuginsassen kaum etwas passiert. Würde das gleiche Fahrzeug jedoch gegen einen Baum krachen, so erhöht die Karosserie ihre Festigkeit und die Insassen sind noch besser geschützt als bisher.
Dieses Szenario klingt zwar wie Science Fiction, soll aber durch die aktuelle Forschung von Dr. Christoph Kirchlechner vom Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) in naher Zukunft Realität werden. Die Volkswagen Stiftung fördert diese bahnbrechende Idee mit 100 000 Euro für 18 Monate innerhalb ihres Programms „Experiment!“.
Kleinste, schaltbare Partikel
Gegenwärtig sind die mechanischen Eigenschaften von Strukturmaterialien durch ihre chemische Zusammensetzung und Mikrostruktur definiert und können nur während des Herstellungsprozesses, zum Beispiel durch eine Wärmebehandlung, beeinflusst werden. Kirchlechners Idee basiert darauf, kleinste, schaltbare Partikel während des Herstellungsprozesses in das Material einzubauen. Das Besondere an diesen Partikeln ist, dass sie sich entweder durch magnetische oder elektrische Felder verformen lassen und somit die Eigenschaften des Gesamtmaterials entscheidend verändern. Kirchlechner geht davon aus, dass er die Festigkeit um das Zweifache des Ausgangsmaterial erhöhen kann. Weicher wird das Material voraussichtlich um bis zu 50 % des Ausgangszustandes.
In der Anfangsphase des Projektes wird sich der junge Gruppenleiter auf kleinste Materialproben und Dünnschichten konzentrieren, um ohne großen Aufwand im Labormaßstab ausreichend starke elektrische und magnetische Felder erzeugen zu können. Getestet wird das Materialkonzept an Aluminiumlegierungen, Stahl und an Hartstoffschichten.
Die Volkswagen Stiftung fördert mit ihrem Programm „Experiment!“ besonders gewagte Forschungsideen, die durch etablierte Förderangebote aufgrund ihres hohen Risikopotenzials nicht gefördert werden würden.
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