Von Franz Frisch

Es ist, als hätten die Wissenschaftler des Saarbrücker Instituts für Neue Materialien (INM) die Schwerkraft aufgehoben: Ein Drahtgeflecht, das sie Besuchern über die Hand legen, hat Luft zwischen den Maschen, wie es sich für ein Netz gehört. Doch wenn sie Wasser darauf gießen, bleibt die Hand darunter trocken. Wie in einem Weltraumlabor entstehen kugelförmige Tropfen, die auf dem Netz hin und her rollen. Keiner fließt durch.

Verblüffend sind auch weitere Effekte: Eine dünne Platte aus gewöhnlichem Aluminium müßte in der heißen Gasflamme eigentlich sofort schmelzen – doch sie hält stand. Und ein anderes Stück aus Blech sieht aus wie Edelstahl, fühlt sich aber an wie Glas. Der Eindruck trügt nicht. Man kann das Stück biegen und auf 700 Grad Celsius erhitzen – die vier Mikrometer (tausendstel Millimeter) dicke Glasschicht auf dem Stahlblech hält das aus.

Diese drei Beispiele haben eines gemeinsam: Teile aus Metall tragen hauchdünne Beschichtungen aus neuartigen Werkstoffen, die sich mit dem metallischen Grundstoff chemisch verbinden. Die künstlichen Oberflächen verleihen Metallen höchst ungewöhnliche Eigenschaften. Der japanische Stahlkonzern Nisshin Steel (Osaka) betreibt bereits eine erste Anlage zur Veredelung von Stahlblechen. Sie ist 400 Meter lang und beschichtet die Bleche kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 100 Metern pro Minute.

„Der Charme der neuen Metalloberflächen besteht darin, daß sie sich mit Hilfe komplexer molekularer Strukturen für beliebige Anwendungen maßschneidern lassen, aber dennoch so einfach zu verarbeiten sind wie ein gewöhnlicher Lack“, sagt der Chemiker Helmut Schmidt, Geschäftsführer des INM. Der entscheidende Fortschritt liegt darin, daß die Forscher komplexe flüssige Sole synthetisieren, die vor allem drei Arten chemischer Bausteine enthalten: millionstel Millimeter kleine Materialteilchen (Nanopartikel), lange, flexible Molekülketten (Makromoleküle) und spezielle Funktionsmoleküle. Man braucht das Metallteil nur mehr in das Sol zu tauchen oder es mit dem Gemisch zu besprühen. Eine Vorbehandlung des Metalls ist überflüssig – das Sol nutzt nämlich die natürlichen oxidischen Metalloberflächen, um eine feste chemische Bindung zwischen Grundmaterial und Oberfläche herzustellen (Wasserstoffbrückenbindung). Zur Aushärtung des „Nanokomposits“ reicht eine anschließende Wärmebehandlung.

Überrascht stellten die Forscher fest, daß die neuen Metalloberflächen gleichsam als Draufgabe eine zusätzliche Attraktion bieten: einen bislang unerreichten Korrosionsschutz. „Die Verbindung zwischen Schicht und Metall läßt sich so gestalten, daß chemische Reaktionen, die zur Korrosion führen, keine Chance mehr haben“, erklärt Schmidt. So kommen demnächst die ersten Aluminiumfelgen für Autos auf den Markt, die auch im Winter unbesorgt gefahren werden können, weil ihre – transparente und schmutzabweisende – Beschichtung den chemischen Angriff des Streusalzes abwehrt.

Korrosionsschutz plus Feuerschutz interessiert besonders die Flugzeugbauer: Wenn ein Jet bei einem Unfall in Brand gerät, dauert es nur wenige Minuten, bis die tragenden Aluminiumstrukturen schmelzen und die Kabine zusammenstürzt. Mit der feuerresistenten Oberfläche ließe sich diese Zeit, wie Tests ergeben haben, nahezu verdoppeln – die Crew würde wertvolle Minuten für die Evakuierung der Passagiere gewinnen.