Die Einsatzmöglichkeiten von Iridium: Von der Medizin bis zur Luft- und Raumfahrt

Samuel Matthews: Willkommen bei SAM Materials Insight. Ein Podcast, der sich mit den modernen Materialien beschäftigt, die unsere Welt prägen. Ich bin Ihr Gastgeber, Samuel Matthews. Heute sprechen wir über ein Element, das an den absoluten Grenzen der Leistungsfähigkeit arbeitet: Iridium.

Obwohl es eines der seltensten Elemente auf der Erde ist, ist seine Rolle in der modernen Technologie von entscheidender Bedeutung. Damit wir verstehen, warum das so ist, freue ich mich, Dr. Elena Rostova zu Gast zu haben, eine Professorin und weltweit führende Expertin für Hochtemperaturmetalle. Elena, herzlich willkommen in der Sendung.

Dr. Elena Rostova: Vielen Dank, Samuel. Es ist mir eine Freude, hier zu sein.

Samuel Matthews: Elena, lassen Sie uns mit den Grundlagen beginnen. Iridium wird oft in Superlativen beschrieben - es ist das korrosionsbeständigste und eines der dichtesten Materialien. Aber was bedeutet das vom praktischen Standpunkt aus gesehen für einen Ingenieur oder Designer?

Dr. Elena Rostova: Es bedeutet eine grundlegende Veränderung der Möglichkeiten. Wenn man mit Iridium arbeitet, muss man für Umgebungen entwerfen, die fast jedes andere Material zerstören würden. Bei der Korrosionsbeständigkeit geht es nicht nur darum, einer aggressiven Chemikalie zu widerstehen, sondern auch darum, die Integrität in geschmolzenen Metallen oder aggressiven Salzen bei Temperaturen von über 2000 Grad Celsius zu erhalten. Es handelt sich nicht um eine schrittweise Verbesserung, sondern um eine Technologie, die es sonst nicht geben würde.

Samuel Matthews: Ein zwingender Punkt. Das erinnert an die Verwendung in Labortiegeln. Könnten Sie näher erläutern, warum Iridium hier das Material der Wahl ist, und welche Branchen auf diese Fähigkeit angewiesen sind?

Dr. Elena Rostova: Sicherlich. In der Materialforschung und -produktion, insbesondere bei hochreinen Kristallen, wie sie in LEDs oder Halbleitern verwendet werden, können selbst kleinste Verunreinigungen eine Charge ruinieren. Iridium-Tiegel bieten einen inerten, hochfesten Behälter, der nicht mit der Schmelze reagiert und unzählige Heiz- und Kühlzyklen übersteht. Der gesamte Bereich der Herstellung bestimmter einkristalliner Oxide stützt sich stark auf diese Anwendung.

Samuel Matthews: Sie ist also die Grundlage für nachgelagerte Innovationen. Lassen Sie uns nun vom Labor zur lebensrettenden Medizin übergehen. Die Verwendung von Iridium-192 in der Brachytherapie zur Krebsbehandlung ist für viele eine überraschende Anwendung. Wie sieht ein Materialwissenschaftler diesen Anwendungsfall?

Dr. Elena Rostova: Es ist ein perfektes Beispiel dafür, dass die Materialwissenschaft direkte Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit hat. Iridium-192 emittiert Gammastrahlen mit einem Energieprofil, das für eine gezielte Strahlentherapie sehr effektiv ist. Aus materialwissenschaftlicher Sicht besteht die Herausforderung nicht nur in der Radioaktivität, sondern auch in der Herstellung der Strahlenquelle in einer winzigen, robusten und perfekt abgedichteten Kapsel, die sicher in den Körper implantiert werden kann. Die metallurgischen Eigenschaften von Iridium sind ideal für diese präzise und anspruchsvolle Herstellung.

Samuel Matthews: Die Balance zwischen nuklearen Eigenschaften und mechanischer Integrität - eine wahrhaft multidisziplinäre Herausforderung. Vom menschlichen Körper ins Vakuum des Weltraums. Die Rolle von Iridium in der Luft- und Raumfahrt ist legendär. Abgesehen von der Korrosionsbeständigkeit", welche spezifischen Leistungsmerkmale machen es für Komponenten von Satelliten und Raumfahrzeugen unersetzlich?

Dr. Elena Rostova: In der Luft- und Raumfahrt sprechen wir von einsatzkritischen Komponenten. Nehmen Sie zum Beispiel Satellitenantriebe. Iridium wird in den Düsen von Raketentriebwerken und Ionentriebwerken verwendet, da es seine Form und Festigkeit auch bei extremen thermischen Schocks und Erosion durch Hochgeschwindigkeits-Treibstoffe beibehält. Die Kosten eines Satellitenausfalls sind astronomisch, so dass die Zuverlässigkeit des Materials, d. h. seine Fähigkeit, 15 Jahre lang in der Umlaufbahn ohne Wartung einwandfrei zu funktionieren, die wichtigste Messgröße ist. Diese Zuverlässigkeit hat einen Namen: Iridium.

Samuel Matthews: "Zuverlässigkeit hat einen Namen". Damit ist das Wertversprechen des Unternehmens auf den Punkt gebracht. In einer zunehmend elektrifizierten Welt findet Iridium auch in elektrischen Kontakten Verwendung. Warum wird es gegenüber anderen Edelmetallen bevorzugt?

Dr. Elena Rostova: Metalle wie Gold oder Platin sind zwar hervorragende Leiter, aber sie sind relativ weich. Bei Anwendungen, bei denen elektrische Kontakte häufig unter Last geöffnet und geschlossen werden müssen - wie z. B. bei kritischen Relais in der Luft- und Raumfahrt oder im Verteidigungsbereich - tritt ein Phänomen auf, das als "Lichtbogenerosion" bezeichnet wird und den Kontakt langsam zersetzt. Die außergewöhnliche Härte von Iridium und seine Widerstandsfähigkeit gegen Lichtbogenerosion gewährleisten eine stabile, widerstandsarme Verbindung über eine wesentlich längere Lebensdauer, was für die Sicherheit und Systemintegrität entscheidend ist.

Samuel Matthews: Elena, ich danke Ihnen. Dies war ein Meisterkurs darüber, wie ein einzelnes Element durch seine unvergleichlichen Eigenschaften zu einem Schlüsselstein für den Fortschritt in so vielen verschiedenen Bereichen wird.

Dr. Elena Rostova: Vielen Dank, Samuel. Es war mir ein Vergnügen, darüber zu diskutieren.

Samuel Matthews (an das Publikum): Das ist Samuel Matthews. Wenn Ihre Projekte an die Grenzen des Möglichen gehen und die einzigartigen Fähigkeiten von Iridium oder anderen Platingruppenmetallen erfordern, laden wir Sie ein, sich mit dem technischen Team von Stanford Advanced Materials in Verbindung zu setzen. Erkunden Sie unser Portfolio und nehmen Sie Kontakt mit uns auf, um zu besprechen, wie wir die materielle Grundlage für Ihren nächsten Durchbruch schaffen können.

In unserer nächsten Folge werden wir uns piezoelektrische Kristalle genauer ansehen.