Metallisches Glas: Der "heilige Gral" der Metallurgie an Bord der ISS
Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa), ein Schweizer Forschungsinstitut, will mit zwei parallelen Experimenten an Bord der ISS das Verständnis für die Erzeugung und Verwendung von amorphen Metallen(öffnet im neuen Fenster) verbessern. Diese Werkstoffe, laut der Mitteilung(öffnet im neuen Fenster) "der heilige Gral" der Metallurgie, besitzen eine einzigartige Kombination aus Eigenschaften.
Sie verhalten sich wie Glas, befinden sich somit in einem flüssigen Zustand, sind aber gleichzeitig härter als das Metall in seiner normalen Erscheinungsform. Außerdem sind diese metallischen Gläser elastisch und kehren nach einer Verformung in ihre ursprüngliche Form zurück.
Hinzu kommt eine hohe Korrosionsbeständigkeit, so dass insbesondere Anwendungen in Betracht kommen, die eine extrem hohe Belastbarkeit erfordern. Dazu zählen Skalpelle, Sonnenwindkollektoren oder wartungsfreie Mechanismen in Satelliten.
Herstellung unter Mikrogravitation
Um die Herstellung von metallischem Glas zu verbessern, muss das Verständnis für die physikalischen Eigenschaften weiter vertieft werden. Die fließenden Eigenschaften werden jedoch von der Schwerkraft auf der Erde beeinflusst.
Hinzu kommt, dass Metalltröpfchen mit amorpher Struktur zum Beispiel durch Kontakt mit Oberflächen kristallisieren. Die ungeordnete Struktur, auf der die besonderen Eigenschaften beruhen, verschwindet und das Material wird zu normalem Metall. Unter der Mikrogravitation auf der ISS kann der Werkstoff dagegen schwebend und ohne Einfluss der Schwerkraft untersucht werden.
Die Daten sollen die bestehenden Forschungen ergänzen, in der Hoffnung, die Herstellungsprozesse optimieren zu können.
Dauertest seit 2024
Parallel wurde bereits 2024 auf der Außenhülle der ISS ein Behälter mit 15 Materialproben angebracht, darunter amorphes Metall der Empa. Hier soll sich zeigen, ob und wie sich die Struktur des Werkstoffs unter dem Einfluss kosmischer Strahlung, im Vakuum und bei starken Temperaturschwankungen verhält.
Die letzte Studie zur Erzeugung metallischen Glases unter Leitung der Empa erschien 2024 im Journal of Materials Research and Technology(öffnet im neuen Fenster) .