Wissenschaftsbild des Monats

Haltet zusammen!

Wenn ein Material dazu neigt, zu brechen, dann helfen manchmal Stränge, die nicht sofort reißen.

Dicke Stränge ragen aus einem brüchigen Materialblock, der aussieht, als hätte ihn jemand mit voller Wucht durchbrechen wollen. In der Mitte haben ein paar Stränge der brachialen Einwirkung standgehalten. Wir befinden uns in der Mikrometerwelt. Unser Wissenschaftsbild des Monats zeigt die elektronenmikroskopische Aufnahme von wolframfaserverstärktem Wolfram nach einem Bruchtest. Der neuartige Verbundwerkstoff besteht aus einer Wolfram-Matrix, in die 150 Mikrometer dünne Wolframdrähte eingebettet sind.

Das Bild zeigt, wie diese Fasern die Bruchzähigkeit des Wolfram-Metalls erhöhen. Hintergrund dieser Arbeiten ist die Suche nach einem Material für die stark belasteten Partien des Gefäßes, das ein heißes Fusionsplasma umgibt. Hier bietet sich Wolfram an, das Metall mit dem höchsten Schmelzpunkt. Nachteilig ist jedoch seine hohe Sprödigkeit. Einer punktuellen Belastung – Zug, Dehnung oder Druck – kann Wolfram nicht durch leichtes Nachgeben ausweichen. Stattdessen bilden sich Risse. Auf der Suche nach Strukturen, die eine lokal auftretende Spannung verteilen können, orientierten sich die Forschenden am Vorbild faserverstärkter Keramiken und fanden so die Lösung: wolframfaserverstärktes Wolfram.

Wie das Foto dokumentiert, besitzt es deutlich verbesserte Materialeigenschaften. Wenn die Wolfram-Matrix unter Belastung versagt, können die Wolfram-Fasern den entstehenden Riss überbrücken und damit aufhalten. Entwickelt hat den Verbundwerkstoff Johann Riesch zusammen mit seinem Team am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik. Mit dem Foto gewann er den ersten Preis in der „NuMart Image Competition“, die der Wissenschaftsverlag Elsevier ausrichtet. Aus einer Vorauswahl von zwanzig Abbildungen kürten im vergangenen Oktober die 800 Teilnehmer der Nuclear Materials Conference in Seattle, USA, Johann Rieschs Einsendung zum Sieger-Foto.

Bild: IPP/Martin Balden

Wissenschaftsfoto ausgezeichnet (IPP)

Franziska Roeder

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