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Materialwissenschaft: Gedächtnislegierung trotzt Temperaturschwankungen

Eine besondere Klasse von Materialien »erinnert« sich an ihr früheres Aussehen, nachdem sie verformt wurden. Eine neue Erfindung könnte die Sache nun auch für die Raumfahrt interessant machen.
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Formgedächtnislegierungen wirken auf den ersten Blick wie Zauberei: Verbiegt man sie gewaltsam und löst anschließend den Druck, finden sie wieder in ihre ursprüngliche Form zurück. Möglich macht es das besondere Atomgitter der Materialien, das sich vorübergehend in eine energetisch weniger effiziente Konfiguration schieben lässt, nur um bei erstbester Gelegenheit wieder zurückzuschnellen.

Bisher hängt dieses als »Superelastizität« bekannte Phänomen jedoch stark von der Temperatur des Materials ab. Beispielsweise verändert sich mit der Gradzahl der Druck, ab dem sich eine Legierung verformen lässt. Auch funktioniert der Trick überhaupt nur in einem bestimmen Temperaturbereich. Bei den für ihr Formgedächtnis bekannten Nickel-Titan-Legierungen ist dies beispielsweise ein knapp 100 Grad großes Fenster rund um die Raumtemperatur.

Das ist genug für den Nischeneinsatz in Medizin und Maschinenbau, aber zu wenig für ambitionierte Anwendungsgebiete wie etwa die interplanetare Raumfahrt, schreibt jetzt ein Forscherteam um Ji Xia von der Universität Tohoku in Japan im Fachmagazin »Science«. Die Gruppe hat eine neue Formgedächtnislegierung aus Eisen, Mangan, Aluminium, Chrom und Nickel entwickelt, die im sich im Temperaturbereich zwischen minus 263 und plus 200 Grad Celsius reversibel verformen lässt.

Der Schlüssel besteht den Forschern zufolge im Hinzufügen von Chrom, das dem Atomgitter die gewünschte Flexibilität zu verleihen scheint. Über den Chromgehalt ließ sich sogar der Druck einstellen, ab dem sich die Legierung verformen ließ, berichten die Wissenschaftler nach ausführlichen Tests. Sie hoffen nun, dass ihre Erfindung Ingenieure zu neuartigen Anwendungen inspiriert, etwa auf dem Mond, wo der Temperaturunterschied zwischen Tag- und Nachtseite stolze 300 Grad beträgt.

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