21.10.2019 09:30 |

Durchbruch der ÖAW

Spezial-Aluminium für Akkus und Flugzeuge entdeckt

„Zwillinge“ sind spezielle Fehler in der Atomstruktur von Metallen, die ihnen hohe Härte verleihen - ohne Verlust bei der elektrischen Leitfähigkeit. Bisher schien es nicht möglich, Aluminium mit hoher Zwillings-Dichte herzustellen. Doch österreichische Forscher fanden in elektrochemisch abgeschiedenen Alu-Schichten dichtgepackt solche Zwillinge. Die Entdeckung könnte für die Akku- und Batterieforschung und die Luftfahrt von großem Wert sein.

Metalle zeichnen sich durch eine regelmäßige Anordnung der Atome aus. Unregelmäßigkeiten können die Eigenschaften von Werkstoffen verschlechtern, aber auch verbessern. Zwillinge sind ein bestimmter Typ solcher Fehler. Dabei sind zwei Bereiche der atomaren Struktur spiegelbildlich zueinander angeordnet. „In Kupfer kommen solche Zwillinge häufig vor, in Aluminium dagegen kaum, da es dort energetisch sehr ungünstig ist, derartige Strukturen auszubilden“, erklärte Christoph Gammer vom Erich Schmid Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Leoben.

Material „wächst“ aus einer Alu-Flüssigkeit
Für die Studie stellte Lidija Rafailovic vom Kompetenzzentrum für elektrochemische Oberflächentechnologie (CEST) in Wiener Neustadt dünne Aluminium-Schichten in einem galvanischen Verfahren elektrochemisch her. Das Material wächst dabei Atom um Atom aus einer Flüssigkeit mit Aluminiumsalz. Im Anschluss wurde das Material mit modernsten elektronenmikroskopischen Methoden in atomarer Auflösung untersucht. „Wir waren völlig überrascht, in diesen Schichten eine so hohe Zwillingsdichte zu finden“, sagte Gammer.

Werkstoff für die Batterie- und Luftfahrtindustrie
Die Ergebnisse sind nicht nur von wissenschaftlicher Bedeutung, das Verfahren hat auch das Potential, auf anderen Gebieten zum Einsatz zu kommen. Denn: Verzwillingtes Aluminium ist aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften robuster und zeigt auch gute elektrische Eigenschaften. „Das verzwillingte Aluminium bietet viele potenzielle Anwendungen: Toxische Kadmiumbeschichtungen in der Luftfahrtindustrie könnten dadurch ersetzt werden, oder es könnte zur Verwendung als Stromkollektor in modernen Batterien genutzt werden“, so Gammer.

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