Næsten hårdt som stål:Aluminium med Fullerener

Russiske forskere med Siemens Corporate Technology (CT) bruger specielle kulstofnanopartikler til at optimere materialer. De tilføjer fullerener - fodboldformede molekyler bestående af 60 kulstofatomer - til aluminium for at opnå et nyt materiale, der er omtrent tre gange hårdere end konventionelle kompositter, men vejer meget mindre. Det lette, men stærke aluminium kan bruges til at forbedre ydeevnen af ​​kompressorer, turboladere og motorer.

De rene kulstoffullerener har høj mekanisk stabilitet ved lav vægt. Aluminium og C60 formales under en argonatmosfære til små korn med en diameter på blot nogle få nanometer, eller milliontedele af en millimeter. De to stoffer binder sig derefter til hinanden for at danne det nye materiale. Specialmøller maler aluminium, og det ultrafine pulver presses ind i et nyt materiale. Omtrent én vægtprocent fullerener er tilstrækkeligt til at give materialet tilstrækkelig hårdhed.

Siemens forestiller sig en række anvendelsesmuligheder for det hårde aluminium. Turbiner med lettere rotorer kan levere højere hastigheder og gøre kompressorer eller motorer mere effektive. Man kunne belægge superledende kabler med materialet for at forbedre deres stabilitet. De ville da være i stand til at modstå stærkere strømme, hvilket igen ville gøre maskiner som magnetisk resonans tomografi scannere mere kraftfulde. Fordi fullerener næsten ikke påvirker den elektriske ledningsevne af aluminium, el-kabler af aluminium kunne gøres tyndere for at spare materiale.

I et andet projekt, CT-forskerne forbedrede materialer kendt som termoelektriske stoffer. Disse genererer en elektrisk spænding fra en temperaturforskel, dermed producere energi fra spildvarmen fra en enhed. Sammen med det teknologiske institut for superhårde og nye kulstofmaterialer (TISNCM) i Troisk uden for Moskva, de forbedrede termoelektriske produkters ydeevne med 20 procent. Fullerenerne begrænser den termiske ledningsevne og holder dermed mere af den varme, der skal omdannes i materialet. Forskerne forventer at kunne generere omkring 50 watt energi fra en temperaturforskel på 100 grader og et overfladeareal på 100 kvadratcentimeter.