Neuartige Keramik zieht sich bei Wärme zusammen

Materialien, die sich bei Wärme ausdehnen, werden dank ständiger Temperaturschwankungen irgendwann spröde. Ein neuer Baustoff soll das nun ändern: Er zieht sich bei Wärme um 6,7 Prozent zusammen und dehnt sich bei Kälte wieder aus. Das keramische Material besteht aus Kalzium-, Ruthenium- und Sauerstoff-Atomen, berichten Forscher der Nagoya University.

Die nicht einheitlichen Veränderungen der atomaren Struktur scheinen die Mikrostruktur des Materials zu verformen, was bedeutet, dass die Hohlräume zusammenfallen und das Material schrumpft, so Koshi Takenaka, einer der Studienautoren. Das ist ein neuer Weg, um negative thermische Expansion zu erreichen. Dadurch können neue Materialien entwickelt werden, um die Wärmeausdehnung zu kompensieren. 

Keramik – Hohlräume werden bei Wärme viel kleiner / Bildquelle: Koshi Takenaka

Für den Flugzeugbau und Tieftemperaturkonstruktionen könnte das viele Vorteile bringen. Denn wenn durch die Beimischung der neuartigen Keramik die normale Wärmeausdehnung auf null Prozent heruntergeschraubt werden kann, würde das die Langlebigkeit der Bauteile verlängern.

Takenaka und Kollegen ersetzten darum einige Rutheniumatome durch Eisenatome, wodurch sich das Temperaturfenster für negative thermische Expansion auf über 200 °C vergrößerte, was die Entdeckung für die Industrie noch interessanter macht.

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