Wenn es um außergewöhnlich starke Belastungen geht, sind Bauteile aus Keramik häufig besser geeignet als solche aus Metallen oder anderen Materialien. Besonders fest werden Strukturkeramiken aus Aluminiumoxiden, wenn man sie mit geringen Mengen des Seltenerdmetalls Yttrium versetzt. Eine Arbeitsgruppe um Yuichi Ikuhara von der Universität Tokio hat nun den Grund für diese verstärkende Unterstützung gefunden.

Die Wissenschaftler untersuchten dafür Keramiken mit und ohne Yttrium unter einem Mikroskop für atomare Auflösungen. Sie stellten fest, dass die Dotierung die Körnchen enger zusammenzieht. Die nachfolgenden theoretischen Berechnungen ergaben, dass die Anwesenheit des Fremdatoms die lokale Anordnung der Aluminium- und Sauerstoff-Atome verändert und dadurch die Anzahl der Bindungen erhöht.

Der resultierende festere innere Zusammenhalt macht die Keramiken widerstandsfähiger gegen Verschiebungen und Verformungen bei hohen Temperaturen – genau die richtige Eigenschaft für Hochleistungsmotoren und -turbinen.