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Gedächtnismetall-Büroklammer - so funktioniert der interessante Büroartikel

Das Phänomen ist schon erstaunlich: Die Büroklammer aus Gedächtnismetall biegt sich in ihre ursprüngliche Form zurück, wenn sie heiß wird. Der Artikel erklärt, wie es funktioniert.

Sie sieht eigentlich ganz normal aus!
Sie sieht eigentlich ganz normal aus! © Marit_Peters / Pixelio

Die magische Büroklammer - das Experiment

Eine "magische" Büroklammer aus sogenanntem Gedächtnismetall können Sie in gut sortierten Spielzeuggeschäften sowie im Internethandel (Physikspielzeug oder wissenschaftliches Spielzeug) kaufen. Sie besteht aus Nitinol, einer speziellen, metallischen Legierung. Und so funktioniert das Experiment:

  1. Verbiegen Sie die Büroklammer im kalten Zustand. Jede nur denkbare Position ist erlaubt, selbst komplett aufbiegen dürfen Sie das magische Teil.
  2. Nun erhitzen Sie Wasser auf etwa 90 °C und werfen die verbogene Büroklammer hinein.
  3. Sehr zum Erstaunen formt sich die Büroklammer wieder in ihren ursprünglichen Zustand zurück.

Aber Achtung: Fassen Sie den heißen Draht dann nicht an, wenn Sie die Büroklammer aus dem Wasser fischen wollen. Benutzen Sie eine Pinzette oder eine kleine Zange. Laut Anleitung können Sie dieses Experiment auch mit einem Feuerzeug oder Streichholz durchführen. Allerdings kann es Ihnen dabei passieren, dass das Metall zu heiß wird und seine magischen Eigenschaften verliert. Von dieser Variante ist also abzuraten.

Welche Materialien sind eigentlich magnetisch? Reines Gold zählt jedenfalls nicht …

Gedächtnismetall - eine einfache Erklärung

Objekte, die aus Formgedächtnismetall bestehen, können in jede beliebige Form verbogen werden. Sobald Sie ihnen dann ausreichend Energie in Form von Wärme zuführen, "erinnern" sich diese speziellen Metalle an ihre ursprüngliche Form und nehmen diese wieder selbstständig an. Dieses Phänomen wird übrigens auch Memory-Effekt genannt. Aber warum funktioniert's?

  • Derartige Metalllegierungen waren tatsächlich eine Zufallsentdeckung. So zeigte eine Legierung aus Gold und Cadmium in den 1940er Jahren so etwas wie ein Gedächtnis. Da jedoch Gold teuer und Cadmium giftig ist, hatte diese Entdeckung (zunächst) keine Zukunft.
  • Nitinol, eine Legierung aus Nickel und Titan, aus der auch die magische Büroklammer besteht, ist ebenfalls eine Zufallsentdeckung aus dem Jahr 1962.
  • Ein Labor in den USA suchte damals eine Legierung, die der Korrosion im Meerwasser trotzen sollte. Als man Platten dieses Materials an Unterseeboote nietete, fiel einem Arbeiter auf, dass das heiß gemachte Teil in eine andere, nämlich seine ursprüngliche Form sprang.
  • Der Grund für diese magische Wandelbarkeit solcher Legierungen ist auf atomarer Ebene zu suchen: Die Atomgitter, aus denen sich die Legierung ähnlich einem Kristall aufbaut, können zwei verschiedene Formen annehmen.
  • Bei niedrigen Temperaturen nehmen sie eine sog. martensitische Form an, die einem Zickzack-Muster ähnelt.
  • Bei Erwärmung geht dieses Gitter in eine andere, austenitisch genannte Form über. Für diesen Übergang ist eine bestimmte Energie erforderlich.
  • Je nach Temperatur kann die Legierung also zwischen diesen beiden Zuständen hin und her springen, ähnlich einem eingedrückten Schuhcremedeckel.
  • Gedächtnismetalle werden natürlich nicht nur für Spielzeuge verwendet. Sie werden in der Raumfahrt (Entfalten einer Satellitenschüssel), in der Medizintechnik (Zahnklammern, passgenaue Prothesen, Röhrchen zum Aufweiten verengter Blutgefäße) sowie in der Robotik (metallische Muskeln bzw. Aktoren) genutzt. Und im Brandfall geben Sprenkler-Ventile aus Memorymetallen das Wasser zum Löschen frei. Diese Anwendungen seien als Beispiele genannt. 
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