Kein Brennen nötig: Schweizer Forscher stellen Keramik durch Pressen her

28. Februar 2017, 16:38
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Aus Kalziumkarbonat-Nanopulver und Wasser entsteht in der hydraulischen Presse widerstandsfähiges Material

Zürich – Um Keramik herzustellen, braucht es Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Celsius. Wissenschafter der ETH Zürich haben nun eine Methode vorgestellt, die ohne Brennofen auskommt: Es gelang ihnen, robuste Keramikstücke aus einem Nanopulver zusammenzupressen.

Die Methode lehne sich an die geologische Gesteinsbildung an, erklärte Florian Bouville von der ETH Zürich. Sedimentgestein entsteht, wenn Sedimente durch die darüber liegenden Schichten unter großem Druck während Millionen von Jahren verdichtet werden. So wird beispielsweise Kalziumkarbonat zu Kalkstein.

Beim neuen Verfahren geht es zum Glück deutlich schneller: Innerhalb einer Stunde konnten die Forscher aus Kalziumkarbonat-Nanopulver Keramikstücke in der Größe eines Geldstücks herstellen. Dafür versetzten sie es mit etwas Wasser und pressten es mit einer hydraulischen Presse zusammen. Hitze sei dabei nicht nötig, schrieb die ETH. Einen solchen Prozess bezeichnet man auch als "kaltes Sintern".

Zehnmal so robust wie Beton

Das so erzeugte Material ist zudem sehr robust: Es hält zehnmal höhere Kräfte aus als Beton, bevor es bricht. Außerdem ist es ähnlich steif wie Stein oder Beton, lässt sich also schlecht verformen, berichteten Bouville und Studienleiter Andre Studart im Fachblatt "Nature Communications".

"Die Herausforderung ist, für den Verdichtungsprozess einen genügend hohen Druck zu erzielen", sagte Bouville. "Um größere Werkstücke herzustellen, sind entsprechend größere Kräfte nötig." Kleine Badezimmerfliesen sollten sich mit der Methode aber wahrscheinlich herstellen lassen. Nun gilt es, das Verfahren weiter zu entwickeln für eine breite Anwendung.

Energiesparende Herstellung

Der große Vorteil des Verfahrens sei, dass es viel weniger Energie braucht als das Härten im Brennofen, erklärte Studart. Außerdem ließen sich damit eventuell dereinst umweltfreundlichere Alternativen zu Zement-Baustoffen herstellen, die weniger Energie benötigen und weniger CO2 produzieren, schrieb die ETH.

Und ein weiterer Pluspunkt für die Technik: Sie könnte sogar als CO2-Senke dienen. Um das Ausgangsmaterial – also das Kalziumkarbonat-Nanopulver – zu erzeugen, ließe sich beispielsweise CO2 aus der Atmosphäre oder aus dem Abgas von Wärmekraftwerken verwenden. So könnte man allenfalls das klimaschädliche CO2 langfristig in Form von Keramik binden. (APA, red, 28.2.2017)

  • Die kleinen Keramikteile entstehen bei Zimmertemperatur, was Energie spart.
    foto: eth zürich / peter rüegg

    Die kleinen Keramikteile entstehen bei Zimmertemperatur, was Energie spart.

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