BinNova lizenziert Technologie zur Produktion ultradünner Metallfasern mit einzigartigen Materialeigenschaften

Ultrafeine Metallfasern und die Herstellung von Vliesen aus Metallfasern werden in einer Vielzahl von Produkten wie z.B. Elektronik, Filtertechnik, Batteriewerkstoffen und Katalyse eingesetzt. Dabei werden bei diesen Anwendungen hohe Ansprüche an die Materialeigenschaften gestellt. So sind Legierungsvielfalt, Elastizität und Korrosionsbeständigkeit unerlässlich. Die Herstellung von Mikro-Metallfasern mit einer Dicke kleiner 10 µm (1 Mikrometer entspricht 10-6 Meter; feiner als der Durchmesser eines Haares) ist bisher nur mit Hilfe von Zieh- oder Templatverfahren möglich. Diese Verfahren eignen sich jedoch nicht, um alle angestrebten Materialeigenschaften zu erreichen und sind zudem sehr aufwendig und kostenintensiv. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung haben ein Verfahren entwickelt, das es ermöglicht ultrafeine Metallfasern aus einer Vielzahl von Legierungen herzustellen, die extrem vielfältige Eigenschaften besitzen und sich zu dreidimensionalen Netzwerken fügen lassen. Das nun von BinNova Metal Fiber Technology GmbH lizenzierte Verfahren ist darüber hinaus kostengünstig und ermöglicht so die Herstellung der Mikro-Metallfasern im industriellen Maßstab mit besonderen Materialeigenschaften, die so bisher nicht verfügbar waren.

Die innovative Technologie wird von der BinNova Metal Fiber Technology GmbH zur Marktreife weiterentwickelt. Diese basiert auf dem sogenannten Schmelzschleuder-Verfahren. Beim Schmelzschleudern wird eine Metallschmelze über eine Düse auf ein gekühltes, rotierendes Kupferrad aufgebracht. Hier erstarrt die Schmelze in Bruchteilen einer Sekunde. Durch Einschränkung der Schmelzmenge pro Zeiteinheit kommt es zu einer spinodalen Entnetzung des flüssigen Metallfilms der mittels der auf dem Rad auftretenden Schleuderkräfte strukturiert wird und dann erstarrt - es entstehen Mikro-Metallfasern in großen Mengen. Das Besondere dabei ist, dass durch das schnelle Abkühlen ein Eingriff in die Ordnung der Metallatome vorgenommen wird. Metalle sind in festem Zustand üblicherweise kristallin, d.h. ihre Atome befinden sich in regelmäßigen Abständen angeordnet wie auf einem Gitternetz. In der Schmelze lösen die Atome dieses Muster auf und verteilen sich ungeordnet im Raum. Beim raschen Abkühlen finden die Atome spezieller Legierungen (im Gegensatz zum normalen Auskühlen) keine Zeit mehr ihre kristalline Struktur wiederherzustellen und erstarren so in ihrer „Unordnung“. Diese amorphe Struktur sorgt für außergewöhnliche Eigenschaften des Metalls. So greift Korrosion Metalle insbesondere zwischen den kristallinen Bereichen, den sog. Korngrenzen an. Diese sind nun nicht mehr vorhanden und bieten somit auch keine Angriffsfläche mehr für die Korrosion. Die starre Anordnung der Atome verleiht dem Metall besondere elastische Eigenschaften, die beispielsweise bei harten Aufschlägen von großer Bedeutung sind.
Mit Hilfe des neuen Verfahrens können erstmals amorphe metallische Fasern mit einem Durchmesser zwischen 1 und 10 µm erzeugt werden.

Die Abteilung von Joachim Spatz, Zelluläre Biophysik, befindet sich heute am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung in Heidelberg. Die schon während der Zeit am Institut für Intelligente Systeme entstandenen Forschungsschwerpunkte sind dabei erhalten geblieben und noch immer aktuell. So beschäftigen sich Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in verschiedenen Projekten weiter intensiv mit Materialeigenschaften, Oberflächenstrukturen und möglichen Anwendungen ihrer Erkenntnisse in der Industrie. Die Entwicklung neuer Methoden und Technologien in den Material- und Lebenswissenschaften ist dabei wichtige Triebkraft der Forschung.

Die 2015 gegründete BinNova Metal Fiber GmbH wird mit der neuen Methode ultradünne Metallfasern und –vliese fertigen. Zur Herstellung der Fasern und Vliese, die unter dem Namen BinNova Metal Fiber Technology (MFT) vertrieben werden, können verschiedene Metalle und Legierungen wie Aluminium, Kupfer, Gold, Zink und Stahl verwendet werden. Der geringere Faserdurchmesser im Vergleich zu auf dem Markt angebotenen Produkten, die Auswahl an Rohstoffen sowie der effiziente Produktionsprozess ermöglichen sowohl eine höhere technische Performance als auch Kostenvorteile.
Zu den wichtigsten Märkten von BinNova zählt die Filtration. Die Metallfaser-Produkte und ihre Eigenschaften können dabei kundenspezifisch angepasst werden.