Aluminiumschaum für Leichtbau und Aufprallschutz

Eine Materialforscherin der Universität des Saarlandes hatAlu-Metallschäume mit einer Nanobeschichtung aus Nickel verstärkt, so dass sie wesentlich höhere Belastungen aushalten und einen zehnmal stärkeren Aufprall abfedern können. Die Wissenschaftlerin erhielt dafür jetzt den Deutschen Studienpreis.

Deutscher Studienpreis für Materialforscherin

Die Strukturen von menschlichen Knochen sind Vorbild für Metallschäume, die leicht, aber dennoch stabil sind. Sie werden heute in Prototypen von Autos für sparsame Konstruktionen genutzt und auch, um Autofahrer vor einem Aufprall zu schützen. Bisherige Alu-Metallschäume sind jedoch für viele Anwendungen zu weich und instabil. Eine Materialforscherin der Universität des Saarlandes hat sie daher mit einer Nanobeschichtung aus Nickel verstärkt, so dass sie wesentlich höhere Belastungen aushalten und einen zehnmal stärkeren Aufprall abfedern können. Das zum Patent angemeldete Verfahren eröffnet viele neue Anwendungsfelder. Die Wissenschaftlerin erhielt dafür jetzt den Deutschen Studienpreis.

Der neue Hybridschaum besteht aus einem schwammartigen Aluminiumgerüst, das hauchdünn mit Nickel beschichtet wurde. „Dieser Metallschaum kann für tragende Elemente in Autos und Flugzeugen verwendet werden, da er äußerst stabil und sehr leicht ist. Durch das in sich verformbare Grundgerüst schützt er aber auch vor starkem Aufprall, etwa im Auto oder bei Sprengungen, wenn Metallsplitter herumfliegen“, sagt Anne Jung, Materialforscherin an der Universität des Saarlandes. Sie kann sich auch Anwendungen in der Architektur vorstellen, etwa für schalldämmende Deckenverkleidungen oder für die elektromagnetische Abschirmung. „Bisher wurden Metallschäume noch nicht breit eingesetzt, weil sie teurer als vergleichbare Materialien sind und oft nicht die gewünschte Stabilität aufweisen. Der Hybridschaum eröffnet hier viele neue Möglichkeiten“, erklärt Anne Jung.

Patentiertes Verfahren

Bei der Entwicklung des Hybridschaums hatte die Materialforscherin einige Hürden zu nehmen. Erste Versuche zeigten, dass die feinen, wabenähnlichen Verbindungen im Aluminiumschaum durch eine hauchdünne Nickel-Beschichtung wesentlich stabiler wurden. Das Problem war jedoch, die Nanobeschichtung in den tief verzweigten Strukturen des Aluminiumschaums gleichmäßig aufzutragen. „Nickel wird durch ein galvanisches Bad auf das Aluminium aufgebracht. Der Metallschaum wirkt aber selbst wie ein Faraday‘scher Käfig, so dass der Strom nicht durch das Innere des netzartigen Gebildes fließen kann“, erklärt Anne Jung.

Die Materialforscherin entwickelte daher einen speziellen Anoden-Käfig, in dem man den Metallschaum in der Größe einer Wandfliese gleichmäßig bis tief ins Innere mit der Nickelschicht überziehen kann. „Dieses zum Patent angemeldete Verfahren lässt sich auch auf großflächigere Metallschäume übertragen und könnte daher auch im industriellen Maßstab eingesetzt werden“, sagt Anne Jung. Im Labor konnte sie fünf Zentimeter dicke, offenporige Metallschäume zu 80 Prozent gleichmäßig nanokristallin beschichten. Dieses Ergebnis ist achtmal besser als der Stand der Technik, obwohl dabei sogar ein vierfach dickerer Schaum verwendet wurde als in bisherigen Versuchen.

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