Was ist mit transparentem Aluminium los?

Es sieht aus wie eine Röhre aus Glas, ist aber in Wirklichkeit aus Aluminium. Nun ja, Aluminium mit einem Sternchen daneben – das ist kein elementares Aluminium, sondern ein daraus hergestelltes Material.

Wir sind durch einen Tweet, aus dem das obige Bild stammt, auf die Begeisterung für „transparentes Aluminium“ aufmerksam geworden. Dieser Tweet wurde von [Jo Pitesky] gepostet, einem Wissenschaftssystemingenieur am Jet Propulsion Lab in Pasadena. [Jo] berichtete, dass sie kürzlich bei einem JPL-Technologie-Tag der offenen Tür die Gelegenheit hatte, eine Materialröhre zu handhaben, die wie ein Stück Glasröhre aussieht, aber als transparentes Aluminium angepriesen wurde. [Jo] hat dies getwittert, weil es ein interessantes Artefakt war, mit dem nur wenige Leute spielen können, und sie hat Recht, das ist faszinierend!

Das Material selbst ist faszinierend und ich hatte sofort praktische Fragen wie: Was ist das für ein Zeug? Wozu ist es gut? Wie wird es gemacht? Und ist es wirklich Aluminium, das durch einen Science-Fiction-Prozess transparent gemacht wurde?

Wie bei vielen Dingen im Leben lautet die Antwort auf diese Frage: „Es kommt darauf an.“ In diesem Fall kommt es darauf an, wie Sie Aluminium definieren. Genauer gesagt kommt es darauf an, welche Erwartungen Sie an ein Material haben, bei dem es sich angeblich um Aluminium handelt. Normales altes Aluminium ist ein reichlich vorhandenes Metall mit allen erwarteten Eigenschaften von Metallen – elektrisch und thermisch leitend, duktil, formbar und glänzend. Sie können es schmelzen und in nützliche Formen gießen, es flach zu einer Folie schlagen, um damit ein Sandwich einzuwickeln, oder eine daraus hergestellte leere Dose gegen Ihre Stirn drücken, wenn Sie Lust dazu haben.

Wenn Sie erwarten, dass transparentes Aluminium all diese Eigenschaften aufweist, werden Sie enttäuscht sein. Obwohl sie das Material nicht genau identifiziert, war das Material, mit dem [Jo] zu tun hatte, höchstwahrscheinlich überhaupt kein Metall, sondern eine Keramik namens Aluminiumoxinitrid, die zu gleichen Teilen aus Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff besteht und durch die chemische Formel bekannt ist AlON.

Aluminiumoxynitrid-Keramik gibt es schon seit den 1980er Jahren, es ist also keineswegs neu. Zufälligerweise lief die Entwicklung von AlON mehr oder weniger zeitgleich mit der Produktion von Star Trek IV: The Voyage Home; Aus der mittlerweile klassischen Szene aus diesem Film, in der Scotty eine Maus als Mikrofon verwendet, um die Formel für „transparentes Aluminium“ gegen Plexiglasplatten einzutauschen, haben AlON und ähnliche transparente Keramiken ihren umgangssprachlichen Namen erhalten.

Obwohl es eindeutig kein Metall ist – und auch kein Glas; Gläser sind amorphe Feststoffe, während Keramik kristallin ist – AlON und die anderen transparenten Keramiken, die seitdem entwickelt wurden, haben einige erstaunliche Eigenschaften. AlON, das von seinem Hersteller Surmet Corporation unter dem unkreativen Namen ALON vermarktet wird, wird durch Sintern hergestellt. Pulverförmige Zutaten werden in eine Form gegossen, unter enormem Druck verdichtet und tagelang bei hohen Temperaturen gekocht. Das resultierende durchscheinende Material wird vor der Verwendung geschliffen und auf Transparenz poliert.

ALON ist nicht nur optisch klar, sondern auch äußerst robust. Tests zeigen, dass eine laminierte ALON-Scheibe mit einer Dicke von 1,6 Zoll eine Gewehrpatrone vom Kaliber 50 aufhalten kann, was selbst 3,7 Zoll herkömmliches „kugelsicheres“ Glas nicht kann. ALON hat auch bessere optische Eigenschaften als normales Glas im Infrarotwellenlängenbereich; Während die meisten Gläser IR absorbieren, ist ALON dafür im Wesentlichen transparent. Das macht ALON zu einer großartigen Wahl für die Fenster von Wärmesuchraketen und anderen IR-Anwendungen.

Der Nachteil ist, dass ALON teuer ist – auf dem Panzerglasmarkt ist es etwa fünfmal so teuer wie herkömmliches Verbundglas. Aber es hat so viele Vorteile, nicht zuletzt seine hervorragende Kratzfestigkeit, dass es für manche Anwendungen das Material der Wahl ist. Die Chancen stehen gut, dass die steigende Nachfrage nach dem Material die Kosten senken wird, und es wird möglicherweise nicht lange dauern, bis Gorilla Glass durch transparente Smartphone-Bildschirme aus Aluminium ersetzt wird, die tatsächlich den Bürgersteig beschädigen könnten, wenn Sie Ihr Telefon fallen lassen.

Tut mir leid, Scotty – es gibt kein transparentes Aluminiummetall. Aber das Zeug, das wir transparentes Aluminium nennen, ist genauso faszinierend und genauso Science-Fiction, wie es klingt. Ist Materialwissenschaft nicht cool? Wenn Sie andere interessante Materialien wie AlON haben, mit denen wir uns befassen sollten, teilen Sie uns dies in den Kommentaren unten mit.

[Bildquelle: Screen Rant, Memory Alpha]