Mechanolumineszenz: Neuartige Glaskeramik leuchtet bei Belastung

Jenaer Forscher haben ein mechanoluminiszentes Material entwickelt. Es könnte als Sensor für Belastungen eingesetzt werden.

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Mechanoluminiszente Glaskeramik: Platten, Fasern, Kugeln
Mechanoluminiszente Glaskeramik: Platten, Fasern, Kugeln (Bild: Lothar Wondraczek/Universität Jena)

Leuchtet bei Druck: Forscher aus Jena haben eine Glaskeramik entwickelt, die unter mechanischer Belastung leuchtet. Die Entwickler sehen dafür verschiedene praktische Anwendungen.

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Glaskeramiken entsteht aus einer Glasschmelze, der Kristalle zugegeben werden, so dass das Glas eine kristalline Struktur bekommt. Je nachdem, welcher Kristall zugegeben wird, bekommt die Glaskeramik bestimmte Eigenschaften. In diesem Fall ist es Mechanolumineszenz. Das bedeutet, der Stoff beginnt unter mechanischer Einwirkung rötlich zu leuchten.

Die von dem Team um Jiangkun Cao und Lothar Wondraczek entwickelte Glaskeramik besteht aus chromdotierten Zinkgallat-Kristallen, die in eine Kaliumgermanat-Glasmatrix eingebracht wurden. Die Kristalle sind so klein, dass das Glas weitgehend durchsichtig ist. Gleichzeitig verleihen sie dem Material die Mechanolumineszenz.

Die Glaskeramik lässt sich formen

"Die meisten mechanoluminiszenten Materialien wurden als Pulver hergestellt, die nicht sehr vielseitig sind", sagte Wondraczek. "Wir haben ein glaskeramisches Material mit Mechanolumineszenz entwickelt, das eine glasähnliche Verarbeitung ermöglicht, um praktisch jede Form zu bilden, die in verschiedene Komponenten und Geräte eingebaut werden kann - einschließlich Fasern, Perlen oder Mikrokugeln."

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Anwendungen für die mechanoluminiszente Glaskeramik gibt es nach Angaben der Forscher viele. Sie denken in erster Linie an Sensoren, die Belastungen messen. So könnte das Material dazu verwendet werden, um bei gefährlichen Belastungen oder Brüchen in Gebäuden, Brücken und anderen Bauwerken zu warnen. Auch in der Medizin, etwa in künstlichen Gelenken, könnte es eingesetzt werden, um die Belastung zu messen.

Das Team der Friedrich-Schiller-Universität in Jena beschreibt seine Entwicklung in der Fachzeitschrift Optica. Als Nächstes plant das Team, die Glaszusammensetzung so anzupassen, dass das Material zu Platten, optischen Fasern und mikroskopisch kleine Kügelchen geformt werden kann und wie diese in Komponenten und Geräten eingesetzt werden können.

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