Spezielle Kristalle werden unter Stress noch fester

„Unsere Entdeckung ändert das bisherige Wissen über feste Materialien und wird einen großen Einfluss auf das Design von strukturellen Werkstoffen haben“, sagt Chao Jiang vom Los Alamos National Laboratory. Zusammen mit seinem Kollegen Srivilliputhur G. Srinivasan entwickelte er ein Computerprogramm zur Simulation der atomaren Bindungen in Kristallen. Dabei wurden die möglichen Kristallstrukturen und das quantenmechanische Verhalten der beteiligten Atome berücksichtigt. Die Berechnungen ergaben, dass unter extrem hohen Drücken in der Größenordnung Dutzender Gigapascal die Zementit-Kristalle zusätzliche Querverbindungen zueinander aufbauen können und dadurch an Festigkeit gewinnen. Ein ähnliches Verhalten ergaben die Simulationen auch für eine Carbid-Verbindung mit Aluminium und Bor.
Diese Vorhersagen über eine zunehmende Festigkeit könnten nun in Experimenten überprüft werden. Dazu sind spezielle Hochdruckapparaturen nötig, in denen eine hydraulische Mechanik extrem stark auf ein Material pressen kann. Mit solchen Hydraulikpressen konnte schon das weiche Kohlenstoffmaterial Graphit so stark gepresst werden, dass winzige Diamant-Kristalle entstanden. Sollten diese Experimente gelingen, wäre die Fertigung einer neue Klasse hochfester Werkstoffe vorstellbar.