Nanoporöse Metalle durch Legierungskorrosion

Ansprechpartner: Jörg Weißmüller

Die selektive Korrosion von Mischkristallen oder intermetallischen Verbindungen ist ein bereits seit dem Altertum bekannter Vorgang, der insbesondere bei der Reinigung von Edelmetallen und bei der Vergoldung von Oberflächen eingesetzt wurde. In jüngerer Zeit ist er als wesentliches Element der Spannungs- risskorrosion erkannt und untersucht worden. Diese Studien sind eng verbunden mit der Entwicklung von Konzepten wie der Thermodynamik von Nichtgleich- gewichtsprozessen und der Perkolationstheorie im frühen 20ten Jahrhundert. Erst seit wenigen Jahren hat man erkannt, dass die Produkte der Legierungs- korrosion, nämlich makroskopische Körper aus nanoporösem Metall, faszinierende Studienobjekte in den Nanowissenschaften darstellen.

Unsere Untersuchungen zielen auf die Herstellung solcher Materialien mit extrem kleiner Strukturgröße bei gleichzeitiger thermischer und mechanischer Stabilität. Durch Manipulation der Oberflächeneigenschaften lassen sich Funktions- und Strukturwerkstoffe mit neuen Eigenschaften erzeugen.

Ausgewählte Veröffentlichungen:

S. Parida, D. Kramer, C.A. Volkert, H. Rösner, J. Erlebacher and J. Weissmüller
Volume Change during the Formation of Nanoporous Gold by Dealloying
Phys. Rev. Lett. 7 (2006) 035504

H. Rösner, S. Parida, D. Kramer, C.A. Volkert and J. Weissmüller
Reconstructing a Nanoporous Metal in Three Dimensions: An Electron Tomography Study of Dealloyed Gold Leaf
Adv. Eng. Mater. 9 (2007) 535

J. Weissmüller, R. C. Newman, H.-J. Jin, A. M. Hodge and J. W. Kysar
Nanoporous Metals by Alloy Corrosion: Formation and Mechanical Properties
Mater. Res. Soc. Bulletin 34 (2009) 553

Durch Legierungskorrosion können makroskopische Körper hergestellt werden, die durchgehend auf Nanometer-Skala porös sind. Die Probe aus nanoporösem Gold links in der Abbildung hat eine Ligamentgröße von 4nm und enthält etwa 1015 Ligamente. Rechts eine Probe der massiven Ausgangslegierung vor der Korrosion

Durch Legierungskorrosion können ma- kroskopische Körper hergestellt werden, die durchgehend auf Nanometer-Skala porös sind. Die Probe aus nanoporösem Gold links in der Abbildung hat eine Ligamentgröße von 4nm und enthält etwa 10¹⁵ Ligamente. Rechts eine Probe der massiven Ausgangslegierung vor der Korrosion.

Oben die tomographische Rekonstruktion (auf Basis von transmissionselektronenmikroskopischen Hellfeldbildern) der Ligamentstruktur von nanoporösem Gold. Unten die Abbildung der Kristallitorientierung der polykristallinen Probe aus nanoporösem Gold (Orientierungsabbildung im Rasterelektronenmikroskop). Die kristalline Kohärenzlänge ist sehr viel größer als die Ligamentabmessung.

Oben die tomographische Rekonstruktion (auf Basis von transmissions-elektronen-mikroskopischen Hellfeldbildern) der Liga- mentstruktur von nanoporösem Gold. Unten die Abbildung der Kristallitorien- tierung der polykristallinen Probe aus nanoporösem Gold (Orientierungsab- bildung im Rasterelektronenmikroskop). Die kristalline Kohärenzlänge ist sehr viel größer als die Ligamentabmessung.

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