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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Wann Materialien ermüden |
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| | | An der Wiener Universität für Bodenkultur findet derzeit eine internationale Tagung über die Ermüdung von Werkstoffen statt. Ob bei Flugzeugunglücken oder brüchigen Autofelgen - immer spielt die Material-Ermüdung eine Rolle. |
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Forscher aus Kalifornien haben nun nachgewiesen, dass auch Silizium-Bauteile eine begrenzte Lebensdauer haben.
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Müdes Silizium |
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Mikrochips, medizinische Geräte oder die Sensoren von Airbags im Auto bestehen zum Teil aus Silizium. Unverwüstlich, wie man annahm.
Doch auch Silizium kann durch stete Bewegung und Umwelteinflüsse feine Haarrisse bekommen, sagt Robert Ritchie von der University of California: "Wir haben herausgefunden, dass auch Silizium ermüden kann - obwohl es das laut herkömmlichen Theorien nicht tun sollte. Auslöser für die Risse ist eine Oxidation an der Oberfläche."
In Versuchen wurde die Oxidschicht immer größer und leitete schließlich Risse im Silizium ein. Lange wurde diese Gefahr nicht beachtet, sagt Ritchie, die Geräte und Teile wurden immer kleiner. Mit dem Wissen um die Ermüdung von Silizium müssen nun Fragen nach der Geräte-Lebensdauer und Fragen der Sicherheit neu gestellt werden.
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Simulation extremer Belastungen |
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Um die Grenzen von Metallen auszutesten, werden im Labor extreme Belastungen simuliert. An der Universität für Bodenkultur haben die Wissenschafter ein weltweit anerkanntes Verfahren entwickelt, um Versuchsreihen zur Materialermüdung abzukürzen.
Mit der Wiener Methode der Ultraschall-Wechselbeanspruchung haben japanische Wissenschafter die Grenzen von Stahl ausgelotet, sagt Stefanie Tschegg vom Institut für Meteorologie und Physik an der Universität für Bodenkultur und Organisatorin der Tagung.
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Falsche Annahmen? |
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Bisher ging man davon aus, dass Stahl entweder in der Anfangsphase seiner Anwendung bricht oder ewig hält:
"Man hat bislang angenommen, dass Stähle eine Ermüdungsgrenze besitzen. Das heißt, dass sie bei einer bestimmten Spannung nicht mehr brechen. Die Grenze wurde bei etwa einer Million Lastwechsel angenommen.
Jetzt ist man aber dahinter gekommen, dass Stahl auch noch nach der 1000fachen Belastung über der angenommen Ermüdungsgrenze zu Bruch geht." Diese Erkenntnis sei wichtig, um etwa die Sicherheit für Turbinen voraussagen zu können, so Tschegg.
Brabara Daser, Ö1-Wissenschaft
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01.01.2010 |
