Zehnmal stärker als Kevlar:
Forscher entwickeln revolutionäres Material

So hart wie Diamant oder Graphen und gleichzeitig eine zehn­mal höhere Streckgrenze als Kevlar: Das sind die Eigen­schaf­ten eines neuen Materials, das Forscher von der Universität im nie­der­län­di­schen Delft entwickelt haben: amorphes Siliziumkarbid (a-SiC).

Nicht nur bahnbrechend, sondern auch herstellbar

Durchbrüche in der Materialforschung gibt es zwar immer wieder, meist stellt sich dabei aber die Frage nach der Skalierbarkeit. Anders gesagt: Es ist zwar schön und gut, wenn man einen Stoff mit besonderen Fähigkeiten entwickelt, aber das Ganze nutzt nicht viel, wenn man nicht genug davon herstellen kann.

Dieses Problem stellt sich bei amorphem Siliziumkarbid nicht, denn wie SciTechDaily berichtet, ist dieses nicht nur besonders gut mit seiner außergewöhnlichen Härte bzw. Stärke, sondern bringt auch mechanische Eigenschaften mit, die für die Schwingungsisolierung auf Mikrochips von großem Vorteil sind.

Entsprechend vielfältig sind die praktischen Möglichkeiten, wie das Material eingesetzt werden könnte: Dazu zählen die hochempfindlichen Mikrochip-Sensoren, Solarzellen sowie Technologien für Weltraumforschung und DNA-Sequenzierung.


"Um die entscheidende Eigenschaft von 'amorph' besser zu verstehen, muss man sich vorstellen, dass die meisten Materialien aus Atomen bestehen, die in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind, wie ein kompliziert gebauter Lego-Turm", erklärt Projektleiter Richard Norte. "Diese werden als 'kristalline' Materialien bezeichnet, wie zum Beispiel ein Diamant. Bei ihm sind die Kohlenstoffatome perfekt ausgerichtet, was zu seiner berühmten Härte beiträgt."

Amorphe Materialien kennen keine Ordnung dieser Art, so Norte, sie könne man mit wahllos angeordneten Legos vergleichen. Das hat aber, wie amorphes Siliziumkarbid beweist, nicht zwangsläufig negative Auswirkungen für die Materialfestigkeit, da amorphes Siliziumkarbid eine Zugfestigkeit von zehn Gigapascal aufweist.

Zugfestigkeit beschreibt die Kraft, die erforderlich ist, bis etwas bricht bzw. reißt - also die Kraft, die benötigt wird, um etwa ein Klebeband zu zerreißen. Norte: "Wenn man die Zugspannung simulieren möchte, die zehn Gigapascal entspricht, müsste man etwa zehn Mittelklassewagen aneinandergereiht an dieses Band hängen, bevor es bricht."

Der eigentlich große Vorteil von amorphem Siliziumkarbid ist, dass sich dieses im Wafer-Maßstab herstellen lässt. "Mit dem Aufkommen von amorphem Siliziumkarbid stehen wir an der Schwelle zu einer Mikrochip-Forschung voller technologischer Möglichkeiten", fasst Norte zusammen.


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