Keramik ohne Brennofen Montag, 13.03.2017

Alternative Herstellungsmethode für Keramik, bei der Kalziumcarbonat-Nanopulver mit wenig Wasser vermischt bei Raumtemperatur verpresst wird.

Um Zement, Backsteine, Badezimmerfliesen und Porzellangeschirr herzustellen, bedarf es normalerweise großer Hitze: In einem Brennofen werden die keramischen Materialien bei Temperaturen deutlich über 1000 Grad Celsius gebrannt. Materialwissenschaftler der ETH Zürich, Schweiz, entwickelten nun eine alternative Herstellungsmethode für Keramik, bei der ein Kalziumcarbonat-Nanopulver mit wenig Wasser vermischt bei Raumtemperatur verpresst wird.  

Der Herstellungsprozess lehnt sich an die geologische Gesteinsbildung an. Sedimentgestein entsteht, indem Sedimente durch den Druck darüberliegender Ablagerungen während Millionen von Jahren komprimiert werden. Kalziumkarbonat-Sedimente werden so zu Kalkstein. Weil die ETH-Forscher als Ausgangsstoff Kalziumkarbonat in extrem feiner Partikelgröße verwendeten (Nanopartikel), dauert bei ihnen das Verdichten bloß eine Stunde.  

Wie Tests ergaben, hält das neue Material rund zehnmal höhere Kräfte aus als Beton, bevor es bricht. Und es ist ähnlich steif wie Stein und Beton. Das heißt, es lässt sich gleich schlecht verformen. Bisher haben die Wissenschaftler Materialproben von der Größe eines Ein-Franken-Stücks hergestellt. Dies gelang ihnen auf einer herkömmlichen hydraulischen Presse, wie sie standardmäßig auch in der Industrie verwendet wird. Die Herausforderung ist, für den Verdichtungsprozess einen genügend hohen Druck zu erzielen. Um grössere Werkstücke herzustellen, sind entsprechend grössere Kräfte nötig. Keramikstücke in der Grösse von kleineren Badezimmerfliesen sollten laut den Wissenschaftlern jedoch im Bereich des theoretisch Machbaren liegen.

Bild: ETH Zürich / Peter Rüegg - Eine bei Raumtemperatur gepresste Keramik-Probe im ETH-Labor. 

 

AK
8.3.17