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Durch die Aufnahme von Wasserstoff wird Palladium zu einer Quasi-Flüssigkeit
Hier ist ein merkwürdiges Experiment mit Palladium, dem seltenen silbrigen Metall, das für seine Fähigkeit bekannt ist, Wasserstoff zu absorbieren. Im gesättigten Zustand kann das Verhältnis von Wasserstoff zu Palladium bis zu 0,6 betragen, weshalb das Metall zum Filtern und sogar zur Speicherung von Wasserstoff verwendet wird.
Es ist leicht vorstellbar, dass die Bewegung von Wasserstoffatomen in und aus dem Metallgitter wenig Einfluss auf das Material hat. Doch das stellt sich als falsch heraus, wie Akio Kawasaki von der Universität Tokio und Freunde herausfanden, als sie beschlossen, die Idee zu testen.
Materialwissenschaftler wissen seit einiger Zeit, dass Palladium sich bei der Aufnahme von Wasserstoff ausdehnt und bei der Desorption schrumpft. Was sie bisher nicht wussten, ist der Tribut, den dieser Prozess dem Metall abverlangt.
Kawasaki und Co befestigten eine rechteckige Palladiumplatte von der Größe eines Kaugummis an der Seite einer Kammer, so dass sie horizontal herausragte. Dann erhitzten sie es auf 150 Grad C und hängten das Gewicht eines Apfels an das Ende des Tellers. Schließlich pumpten sie Wasserstoff in die Kammer und warteten, bis das Metall ihn absorbierte.
Zu ihrer Überraschung sank das Palladium sofort unter das Gewicht und sank weiter, als der Wasserstoff aus der Kammer gepumpt und das Gas desorbiert wurde. (Im Gegensatz dazu gab es fast keine Dehnung, wenn sie die Platte vertikal aufhängten und das Gewicht darunter hing.)
Die Schlussfolgerung, dass Wasserstoff Palladium irgendwie seiner Kraft raubt, ist unausweichlich, aber auf eine ganz bestimmte Art und Weise.
Das ist ein etwas unerwartetes Ergebnis, aber Kawasaki und Co. glauben, sie erklären zu können.
Im reinen Zustand hat das Palladiumgitter eine kubisch-flächenzentrierte Struktur, die sich jedoch ändern muss, um so viel Wasserstoff an Bord zu lassen. Materialwissenschaftler wissen, dass es in diesem Fall zwei andere Strukturen annehmen kann, die als Alpha- und Beta-Phasen bekannt sind, sowie eine Mischung dieser Phasen.
Kawasakis Schlussfolgerung ist, dass die Metallatome bei dieser Veränderung weder in einer starren festen Struktur gehalten werden noch sich völlig zufällig bewegen können. Dadurch wird es ein wenig wie eine Flüssigkeit. Tatsächlich bezeichnen Physiker diese Art von Material als Quasi-Flüssigkeit.
Sie haben also ein Material, das sie nach Belieben in eine Quasi-Flüssigkeit verwandeln können. Das dürfte das Interesse der Materialwissenschaftler wecken. Der nächste Schritt besteht darin, die Veränderung mit verschiedenen Techniken wie Röntgenbeugung und vielleicht NMR zu untersuchen, die zeigen sollen, was mit einer Substanz passiert, wenn sie sich von einem Feststoff in eine Quasi-Flüssigkeit verwandelt.
Was die Anwendungen angeht, ist nicht klar, wo eine solche Quasi-Flüssigkeit sinnvoll eingesetzt werden könnte. Vorschläge bitte in den Kommentaren.
Ref: arxiv.org/abs/1011.2776 : Anomale Verformung von Palladiumplatten durch eine kleine Gravitationskraft während der Wasserstoffaufnahme und -desorption