Neuer Werkstoff ritzt sogar Diamanten

Extrem harte Materialien haben zahlreiche Anwendungen für Schneidwerkzeuge in der Industrie. Eine günstige Alternative zu Industriediamanten fanden nun amerikanische Wissenschaftler.

Los Angeles (USA) - Aus den Elementen Rhenium und Bor schufen sie ohne aufwändige Druckbedingungen bei der Synthese ein Material, das sogar Diamanten ritzen kann. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Zeitschrift "Science".

"Kratzspuren auf einer Diamantoberfläche belegten die superharte Natur dieses Materials", schreiben Richard B. Kaner und seine Kollegen von der University of California in Los Angeles. Für die Synthese von Rheniumdiborid mischten die Wissenschaftler die reinen Ausgangselemente und pressten dieses Pulver zu einem Pellet. In einer Quarzglasröhre heizten sie diese Probe fünf Tage lang unter Vakuum mit einer Bogenentladung auf etwa 1000 Grad Celsius auf und schmelzten es. Im Unterschied zur Synthese von anderen harten Borverbindungen war es jedoch nicht nötig, hohe Drücke auszuüben.

Bei diesem relativ einfachen Verfahren entstand phasenreines Rheniumdiborid. Anschließend untersuchten sie ihren neuen Werkstoff auf seinen Härtegrad. Es wies ein überraschend hohes Kompressionsmodul von 360 Gigapascal auf. Zum Vergleich: dieses Maß für Beständigkeit gegen Verformung liegt bei Diamanten bei 442, und bei Stahl bei 160 Gigapascal.

Rheniumdiborid verspricht nach Aussage der Forscher viele Anwendungen in der Industrie. Dort könnte es Industriediamanten oder andere extrem harte Werkstoffe ersetzen. Von Vorteil wären günstige Synthesekosten, da kein Hochdruckverfahren mehr nötig wäre. Auch andere Verbindungen mit dem Element Bor sind bekannt für ihre große Härte. Doch Werkstoffe wie Bornitrid, Boroxid oder Borcarbonitrid müssen bei der Synthese extrem hohen Drücken oberhalb von fünf Gigapascal ausgesetzt werden. Dieser aufwändige Schritt entfällt nun.