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News: Titan im Sonderangebot

Als ideales Material für vielerlei Anwendungen von Gestellen für Flugzeuge bis hin zu Sportgeräten sehen Ingenieure das Metall Titan an - wenn die Herstellung nicht so teuer wäre. Britische Materialwissenschaftler haben nun ein neues Verfahren zur Gewinnung des Elements entwickelt, das die Produktionskosten um 50 bis 75 Prozent reduzieren könnte. Falls es auch in großtechnischem Maßstab funktioniert, könnte der vielseitige Werkstoff den im Moment noch vorherrschenden Edelstahl schon bald verdrängen.
Titan ist der Traum aller Ingenieure: leicht, stabil und rostfrei. Zudem ist es in Form von Titandioxid im Überfluss vorhanden und somit billig. Dennoch kommt es nur erheblich seltener zum Einsatz als Edelstahl. Im bisher angewendeten Gewinnungsprozess lösen Chlorkohlenstoffe das Metall aus titanhaltigen Mineralen, wobei Titanchlorid entsteht. Dieses wiederum reagiert mit Magnesium zu Magnesiumchlorid und metallischem Titan – ein aufwendiges und somit kostspieliges Verfahren.

Einen ganz anderen Ansatz wählten George Zheng Chen und Derek Fray von der University of Cambridge und ihr Mitarbeiter Tom Farthing: In einem elektrochemischen Verfahren gewannen sie das begehrte Metall direkt aus Titandioxid, indem sie den Sauerstoff ionisierten und vom Titan trennten (Nature vom 21. September 2000). Dazu haben sie Calciumchlorid bei einer Temperatur von 950 Grad Celsius in einem elektrisch leitenden Schmelztiegel aus Titan geschmolzen. In das flüssige Salz gaben sie kleine Kügelchen aus Titandioxid und tauchten eine Graphitelektrode hinein. Dann legten die Wissenschaftler eine Spannung zwischen ihr und der Tiegelwand an, wobei die Graphitelektrode positiv war. Dadurch gingen Elektronen auf den Sauerstoff im Titandioxid über und lösten ihn aus der Verbindung. In dem geschmolzenen Salz bildete der Sauerstoff Calciumoxid, das stabiler als Titandioxid ist – die Kügelchen verwandelten sich in nahezu reines Metall.

In einem anderen, unabhängigen Labor sollen auf die gleiche Art schon einige Kilogramm des Metalls hergestellt worden sein, schreiben die Forscher. Gelingt die großtechnische Produktion tatsächlich, schlagen die Wissenschaftler gleich zwei Fliegen mit einer Klappe: Zum einen entlastet das neue Verfahren die Umwelt, weil weniger gefährliche Nebenprodukte entstehen. Zum anderen lässt sich Titan nun kontinuierlich herstellen anstatt in großen Schüben. Daher "gibt es das Potential, die Kosten von Titan deutlich zu senken", kommentiert Harvey Flower, Materialwissenschaftler am University College in London.

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