Hightech-Metalle: Seltene Erden lassen Wasser abtropfen

Sie sind unverzichtbar in moderner Elektronik, jetzt überraschen Seltene Erden mit weiteren erstaunlichen Eigenschaften: Sie sind wasserabweisend, und das selbst unter extremen Bedingungen. Die Metalle empfehlen sich damit für neue Anwendungen.

London/Hamburg – Die begehrten Seltenen Erden könnten künftig noch gefragter werden. Experimente belegen, dass diese Stoffe selbst unter Extrembedingungen wasserabweisend sind. Diese Eigenschaft bewahren sie bei einer großen Temperaturspanne und selbst bei Abrieb, schreiben Kripa Varanasi und seine Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts) im Fachmagazin “Nature Materials”.

Somit kämen Selten Erden etwa für korrosionsbeständige Oberflächen in Frage oder für Flugzeugbeschichtungen, um dort Vereisung zu verhindern. “Wir führen ihre wasserabweisende Eigenschaft auf ihre einzigartige Elektronenstruktur zurück, die eine Wasserstoffbindung mit anliegenden Wassermolekülen verhindert”, schreiben Kripa Varanasi und seine Kollegen.

Seltene Erden sind in der Unterhaltungs-, Energie- und Telekommunikationstechnik von großer Bedeutung. Sie werden unter anderem für die Herstellung von Computern, Autos, Halbleitern, Handys und Windturbinen benötigt. Die Wirtschaft klagt seit Jahren über einen Mangel: Der Hauptlieferant China hatte seine Ausfuhr der Spezialrohstoffe gedrosselt. Europa verfolgt mittlerweile eine neue Strategie, Seltene Erden zu fördern.

Zwei Stunden bei 1000 Grad

Um Materialien wasserabweisend zu machen, ummantelt man sie bisher meist mit Kunststoffen. Diese schwächeln jedoch unter Extrembedingungen. Seltene Erden bleiben dagegen selbst bei Abrieb wasserabweisend, wie sich in der neuen Studie zeigte. In einem Experiment schliffen die Forscher das Seltenerdmetall Cer sowie Aluminium und rostfreien Stahl an. Dabei war die Verschleißrate von Cer deutlich geringer als die des Aluminiums und vergleichbar mit der von rostfreiem Stahl. Zudem behielt Cer seine wasserabweisende Eigenschaft auch nach dem Abrieb.

Kondensationsversuche ergaben, dass Tröpfchen auf der Oberfläche von Seltenen Erden kleiner sind als bei anderen wasserabweisenden Materialien. Ein auftreffender Wassertropfen prallte an einer Cer-Oberfläche sogar vollständig ab. In einem weiteren Versuch setzen die Forscher Cer und ein mit Kunststoff ummanteltes Silizium-Stück zwei Stunden lang 1000 Grad Celsius heißer Luft aus. Der Kunststoff löste sich auf, das Silizium wurde wasseranziehend. Cer blieb dagegen wasserabweisend.

Mit Ausnahme des radioaktiven Elements Promethium testeten die MIT-Wissenschaftler alle Metalle der Seltenen Erden in Form ihrer Oxide. Für alle erhielten sie ähnliche Ergebnisse.

boj/dpa

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