Metallexoten: nützliche, selten, kurios

19. März 2009 | Kategorie: Kommentare, RottMeyer, Zeitlos

von Hans Jörg Müllenmeister

Wenn es um Rohstoffe geht, schauen die meisten auf Gold, Silber, Platin, Palladium und auf Öl. Einige von diesen Metallen werden sind für die Industrie unverzichtbar und in den kommenden Jahren ihr „Aus“ erleben. Es gibt daneben noch seltenere Metalle, ohne die gar nichts läuft, was uns heute so lieb und teils auch teuer ist. Hans-Jörg Müllenmeister schreibt im folgenden Gastkommentar über diese seltenen Metalle, nach denen sich zukünftig die Industrie die Finger lecken wird….

Nach der Euphorie in der überschäumenden Hightech-Industrie ist es jetzt still geworden um Seltenerdmetalle und andere Metallexoten. Schauen wir uns einige dieser „nützlichen“ Raritäten aus der Welt der Metalle einmal näher an. Kennen Sie etwas, das 21-mal schwerer ist als Wasser? Dann kenne Sie das Schwergewicht Rhenium, ein bisher wenig beachtetes Metall der Mangangruppe. Ein Element, das die Natur nur mit 0,000.0001% in der Erdkruste verteil hat, ist an sich schon beachtenswert.

Wie rar Rhenium ist, das läßt die jährlich erzeugte Produktion erkennen. Während man weltweit 2.500 Tonnen Gold fördert, bringt es Rhenium auf gerade mal einige Tonnen, sagen wir, geschätzte sechs Tonnen. Das entspricht einem Würfel mit einer Kantenlänge von 68 cm (Gold 3,64 m). Entsprechend dieser Produktionsmenge müsste Rhenium 417 mal teurer sein als Gold. Würde sich der Preis nur nach der Produktionsmenge richten, müsste Rhenium statt rund 6.500 Euro pro Kg einige Millionen Euro pro Feinunze kosten. In den letzten 20 Jahren schwankte der Rhenium-Preis zwischen 900 und 2.500 Euro pro Kg.
Rhenium gibt es nur in Spuren. Wenn überhaupt, dann in Molybdän-Vorkommen. Die Sensation: kürzlich entdeckten russische Wissenschaftler das erste eigenständige Rhenium-Mineral im Atem des Kudriavyi-Vulkans auf den Kurilen-Inseln.

Die Materialforschung hält eine Sensation bereit: „bäckt“ man Rhenium mit Bor bei 1.000°C, entsteht Rheniumdiborid. Das ist ein neues Material, das sogar die Härte des Diamant übertreffen soll. Damit erschließen sich dem relativ leicht herzustellenden Material neue Anwendungsbereiche in der Industrie, ja es kann die bisherigen Industriediamanten oder andere extrem harte Werkstoffe wie Borcarbonitrid verdrängen. Nicht bloß die Seltenheit macht Rhenium so wertvoll. Für extreme technische Anwendungen wartet Re mit herausragenden Eigenschaften auf, etwa mit seinem hohen Schmelzpunkt von 3.186°C, der nur noch von Wolfram um rund 200°C übertroffen wird. Das ist besonders bei Thermoelementen, Heizfäden für Massenspektrogaphen und bei Gasturbinenteile gefragt. In chemischen Großprozessen sind Platin-Rhenium-Katalysatoren zur Herstellung von bleifreiem, hochoktanigem Benzin im Einsatz.

Dieses „hartgesottene“ Element hat ein nützliches Pendant auf der weichen Seite: Indium, ein extrem seltenes Metall aus der Borgruppe. Kaum ein Metall der Erde kann mit einem so großen Flüssigkeitsbereich aufwarten, denn ab 156,6°C verflüssigt sich Indium und erst ab 2.072°C geht es in die Gasphase über. Das macht Indium als Hochtemperatur-Thermometer interessant. Übrigens hält Uran den Rekord: es verflüssigt sich bei 1.132°C und verdampft erst bei 3.818°C.

Indium ist so duktil, dass es in kleinste Unebenheiten von Oberfläche regelrecht hinein kriecht. Während alle normalen Dichtungsmaterialien im Tieftemperaturbereich den Geist aufgeben, fließt das weiche Indium zwischen zwei harten Metallflanschen optimal abdichtend hinein. Exotisch ist auch eine Indium-Gold-Legierung (AuIn2), die eine blaue Körperfarbe annimmt….

Aber kennen Sie Indiumzinnoxid? Es vereint zwei Eigenschaften, denn es ist halbleitend und transparent zugleich. Das Gemisch besteht zu 90% aus einer Indiumkomponente und zu 10% aus einem Zinnanteil. Das dotierte Zinn sorgt für die gute elektrische Leitfähigkeit der notwendigen Störstellen im Kristallgefüge des Indiumoxids. Klingt kompliziert, aber fragen Sie mal die Hightech-Industrie, wie die auf diese Mischung stehen. Sie ist durch nichts Vergleichbares zu ersetzen. Nur durch Indiumzinnoxid entstehen transparente Elektroden in Flüssigkristallbildschirmen, organische Leuchtdioden und Touchscreens. Auch in Dünnschicht-Solarzellen und als großflächig wirkender Wärmeschutz auf Fensterglasscheiben findet Indiumzinnoxid seinen Einsatz. Damit beschichtete Kunststoffolien verhindern eine elektrostatische Aufladung.

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