Keine Kratzer und Risse mehr am Smartphone: Bei dem neu entwickelten Material handelt es sich um einen sogenannten Superkristall.

Bild: iStock, MvH

Hart wie Diamant, flexibel wie Metall Vielversprechendes Material für kratzfeste Displays gefunden

18.01.2021

Riesige Smartphones sind ein Hingucker, allerdings auch eine Spielwiese für Risse und Kratzer. Forscher aus Hamburg sind nun auf ein Material gestoßen, das sich in Elektrogeräten verbauen lässt und die Vorteile eines verformbaren Metalls mit denen eines harten Diamanten vereint.

Um Risse und Kratzer in Glasgehäusen und Displays zu vermeiden, bräuchte es ein Material, das dem Fund eines heiligen Grals bei Strukturmaterialien gleichkäme. Prof. Gerold Schneider von der TU Hamburg und weitere Materialforscher haben nun gemeinsam mit der University of California ein Hybridmaterial entwickelt, das diesem Ziel näher kommt.

Dabei handelt es sich um einen sogenannten Superkristall. Mit ihm ließe sich Technik auf Gebieten wie der Elektronik, Photonik oder auch Energiespeicherung künftig kostengünstiger, robuster und funktionaler auslegen.

Verformbares Material aus Nanoteilchen

Das Hamburger Forschungsteam hat in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht und der University of California herausgefunden, dass sich Nanoteilchen wie Atome in einem dreidimensionalen, periodischen Gitter anordnen lassen und mithilfe von ultradünnen Schichten aus Fettsäuren aneinander haften. Da die Nanoteilchen aus sehr hartem Eisenoxid, einer Art Rost, und die Verbindungsschicht aus flüssiger Ölsäure bestehen, ist der Superkristall sehr hart, gleichzeitig gut verformbar und dazu noch vollkommen umweltverträglich – perfekt für stark beanspruchte Oberflächen.

Plastische Verformungen von Materialien wie Kupfer, Aluminium oder Stahl seien dabei in der Forschung zwar längst bekannt, wie Diletta Giuntini, wissenschaftliche Mitarbeiterin der TU Hamburg und mittlerweile Assistant Professor an der TU Eindhoven, erklärt. Dass sich dieses mechanische Verhalten auch auf hochfeste Superkristalle übertragen lässt, sei aber völlig neu.

Die Forscherin führt weiter aus: „Im Rahmen unserer Arbeit haben wir wertvolles Wissen darüber gewonnen, wie wir die mechanischen Eigenschaften und die Verformbarkeit von Superkristallen kontrollieren können. Im nächsten Schritt wollen wir deren einzelne Bestandteile noch feiner aufeinander abstimmen und für ihren vielfältigen Materialeinsatz perfektionieren.“

Weitere Details zum Material

Das Projekt wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen des TU-Sonderforschungsbereichs 986 „Maßgeschneiderte multiskalige Materialsysteme" mit insgesamt 14 Millionen Euro gefördert.

Bildergalerie

  • Forschen an der TU Hamburg an dem neuen Supermaterial (von links): Prof. Gerold Schneider, Diletta Giuntini und Dr. Tobias Krekeler.

    Bild: Privat

  • Nano-Eindruck mit erzeugten Versetzungen und Verdichtung des Superkristalls

    Bild: TU Hamburg

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