Professor Changhong Ke von der Binghamton University erhielt einen Zuschuss von 150.000 USD durch das EAGER-Programm der National Science Foundation, um die Integration von Nanoröhren in 3D-gedruckten Metallen, insbesondere Aluminium, zu untersuchen. Diese Forschung könnte die Herstellung von 3D-gedruckten Metallen revolutionieren, indem sie Oxidation zur Materialverstärkung nutzt. Das berichtet die Universität in einer Pressemeldung.
Boronitrid-Nanoröhren als Verstärkungsmaterial
Ke und sein Team forschen an der Verwendung von Boronitrid-Nanoröhren, einem Material, das in Kosmetika, Bleistiftminen und Zahnzement verwendet wird. Diese Nanoröhren könnten das Metall selbst bei korrosiven Bedingungen wie Feuchtigkeit und Salzwasser verstärken. „Oxidation lässt sich nicht vermeiden, daher versuchen wir, sie zu unserem Vorteil zu nutzen, indem wir sie in einen neuen Verstärkungsmechanismus verwandeln, der das Material stärker macht“, erklärte Ke.
Die Nanoröhren, die durch das Metall geführt werden, sind wenige Nanometer dick und zwischen wenigen Mikrometern und Hunderten von Mikrometern lang. Um zu untersuchen, wie die Oxidation die Bindung der Nanoröhren an das Metall verändert – ein zentrales Thema des Selbstverstärkungsmechanismus – wird Ke ein Kraftsensor verwenden, um einzelne Nanoröhren aus dem oxidierten Metall in einem hochauflösenden Rasterelektronenmikroskop zu ziehen. „Wir haben dies als Sandwichstruktur konzipiert“, sagte Ke. „Es ist wie ein Hot Dog, bei dem die Nanoröhre das Fleisch und das Metall das Brötchen ist.“
Makroskalige Tests und zukünftige Perspektiven
Die Forscher werden das Material auch auf Makroebene testen und die Lastübertragung untersuchen, um mehr darüber zu erfahren, wie sich die Oxidation auf die Steifigkeit, Festigkeit und Zähigkeit des nanoröhrenverstärkten Metalls auswirkt. Kollegen der University of Illinois werden Kes experimentelle Ergebnisse durch computergestützte Modellierungen bestätigen.
Ke führt weiter zu seinen Forschungen aus:
„Wir hoffen, dass dies der wissenschaftlichen Gemeinschaft eine neue Perspektive auf die Oxidation von Metallen im Hinblick auf zukünftige Materialdesigns bietet. Das könnte die Forschungslandschaft für diese Metallmaterialien verändern, insbesondere für 3D-gedruckte Metalle. Es hat viele vielversprechende Anwendungen in verschiedenen Bereichen und könnte sogar die Wettbewerbsfähigkeit der US-amerikanischen Fertigungsindustrie wiederbeleben.“
