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Im Film "Star Trek IV" wurde transparentes Aluminium für den Transport eines Buckelwales verwendet.Glas, das nicht bricht
Forscher haben ein Glasmaterial entwickelt, das bei Raumtemperatur verformbar ist. Das Material weist metallähnliche Eigenschaften auf und lässt sich im Gegensatz zu herkömmlichem Glas strecken, stauchen und biegen, ohne zu brechen.
„Unser Glas ist zäher als herkömmliches Glas, das spröde ist und deshalb leicht zerbricht“, erklärt der Autor der in „Science“ erschienenen Studie Erkka Frankberg von der finnischen Tampere University in einer Aussendung. Glas für den Alltagsgebrauch besteht üblicherweise aus Siliziumoxid. Dessen Atome können sich unter Spannung nicht bewegen, weshalb das Material bricht, wenn es bei Raumtemperatur zu stark gebogen oder gedehnt wird. Nur bei hohen Temperaturen kann es in eine beliebige Form gebracht werden.
Für ihr neues Glasmaterial nutzten die Wissenschaftler Aluminiumoxid, das sich allerdings nur „sehr schwierig in eine glasartige Substanz umwandeln lässt“, so Frankberg. Die Lösung ist, das Material extrem schnell von einer hohen Temperatur abzukühlen, um eine Kristallisation zu verhindern.
„Um das Aluminiumoxid in einen glasartigen Zustand überzuführen, wird eine Technik genutzt, die als gepulste Laserabscheidung bezeichnet wird“, erklärt Koautorin Megan Cordill vom Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Leoben gegenüber der APA. Dabei wird das Aluminiumoxid mit Hilfe eines Lasers verdampft. Der Materialdampf kondensiert dann nach und nach auf einem Trägersubstrat zu einem dünnen Film.
Ohne Störungen
Erforderlich für eine gute Verformbarkeit ist auch, dass das Material sehr rein ist und keine Störungen wie Blasen oder Risse aufweist. Ist das der Fall, können sich die Atome in dem neuen Glasmaterial bewegen, bevor die Bruchspannung erreicht wird. Das ist möglich, weil sie - im Gegensatz zur kristallisierten Form - keine reguläre Ordnung haben, sondern zufällig gemischt angeordnet sind.
Die Forscher setzten die dünnen Schichten ihres Glases verschiedenen mechanischen Belastungen aus, dehnten und stauchten es und belasteten es mit Scherkräften. Zusätzlich analysierten sie das Material in Computersimulationen. Es zeigte sich, dass das Glas auf das Doppelte seiner Ausgangslänge gedehnt werden kann, bevor es bricht.
Hart wie Stahl, aber leichter
Die Wissenschaftler betonen, dass sich ihre Forschung noch in einem sehr frühen Stadium befindet. Das Herstellungsverfahren müsse weiter verbessert werden, bevor das Material in größerem Umfang produziert werden kann. Sie wollen auch untersuchen, welche anderen Gläser ähnliche Eigenschaften haben bzw. warum manche Materialien spröde und brüchig bleiben.
Die Forscher gehen aber davon aus, dass bei Raumtemperatur verformbares Glas zahlreiche neue Anwendungsgebiete eröffnen würde. Mit einem solchen Material könnten etwa zerbrochene Handy-Bildschirme der Vergangenheit angehören. Zudem ist es härter als Stahl, aber deutlich leichter.
