Element zwischen den Stühlen

Gold ist ihm schnurz, Silber lässt ihn kalt, und auch Platin macht ihn nicht wirklich an. Nur bei einem Element kommt Harald Hillebrecht so richtig in Fahrt.

" Es gibt eigentlich kein spannenderes Element als das Element Bor. Wir kennen kein Element, das so unterschiedliche Zusammensetzungen macht. Das ist wirklich einzigartig!"

Der Grund: Chemisch gesehen ist Bor ein Sonderling - nicht Fisch, nicht Fleisch. Mal verhält es sich fast so wie ein Metall, dann wieder bildet es Bindungen aus wie der Kohlenstoff. Und in der Hülle des Boratoms kreisen gerade mal fünf Elektronen. Hillebrecht, Chemieprofessor an der Uni Freiburg, attestiert ihm einen ausgesprochenen Elektronenmangel.

" Und dieser Mangel ist für uns ein echter Vorteil. Mit diesem Mangel muss es eben kreativ sein. Und so kreativ wie das Bor ist kein anderes Element."

Will heißen: Bor lässt sich mit allen möglichen Stoffen auf eine chemische Bindung ein - sei es Titan, Stickstoff oder Kohlenstoff. Und weil es Bor ja an Elektronen mangelt, klammert es eigene wie auch fremde Elektronen so fest an sich wie die Glucke ihre Küken. Mit anderen Worten: Bor tendiert zur festen Bindung - so fest, dass sich diese Bindung weder durch Hitze und Säure noch durch Stoßen und Kratzen so leicht aufbrechen lässt. Verbindungen wie Bornitrid und Borkarbid zählen zu den härtesten, hitzebeständigsten und widerstandsfähigsten Werkstoffen, die auf dem Markt zu haben sind. Sie werden eingesetzt beim Hantieren mit glühend heißen Stahl- und Aluminiumschmelzen. Im Auto findet man sie in Zündkerzen und in der Lambdasonde des Abgaskatalysators. Das Militär nutzt sie für Panzerplatten und schusssichere Westen. Und dann gibt's da noch eine Sache, die auch Heimwerker kennen.

" Sandstrahldüsen. Es wird ja nicht nur das, was man damit bebläst, abgeschmirgelt, sondern auch das, wo es durchgeht. Das muss extrem widerstandfähig sein. Und Sie haben natürlich keine Lust, nach zwei Minuten schon die nächste Düse aufzuschrauben. Das muss eine Weile halten. Und diese Düsen werden aus Borkarbid gemacht."

Der Nachteil: Werkstücke aus Borkarbid oder Bornitrid sind keine Billigware. Um sie herzustellen, braucht es Prozesstemperaturen von mehr als 1000 Grad. Entsprechend hoch sind die Energiekosten. Dennoch hoffen die Experten, dass die leichten und harten Borverbindungen im Laufe der kommenden Jahre die üblichen, sauerstoffhaltigen Keramiken mehr und mehr ersetzen.

Und: Es gibt auch manch neue Anwendungsidee - zum Beispiel die thermoelektrischen Bauteile. So nennt man Halbleiter-Materialien, die aus Wärme direkt Strom gewinnen. Heute verpufft jede Menge Abwärme aus Schloten und Schornsteinen, etwa bei einer Müllverbrennungsanlage. Diese ungenutzte Energie ließe sich rückgewinnen - so jedenfalls die Vision: Ein thermoelektrischer Halbleiter soll den heißen Abgasen einen Teil ihrer Wärme entziehen und daraus Strom machen, sagt Harald Hillebrecht.

" Aber wie das mit Abgasen ist: Sie sind chemisch ausgesprochen aggressiv. Und da muss man etwas nehmen, was da stabil ist. Und die Boride und das Bor selber sind das. Und deshalb sind das gute Kandidaten."

Ein Riesenmarkt - wenn man nur wüsste, wie es ginge. Denn um die Borverbindungen, die Boride, elektrisch aktiv zu machen, muss man sie mit anderen Stoffen würzen, muss sie dotieren, wie der Fachmann sagt. Noch aber ist nicht klar, welche Sorten von Atomen in welchen Konzentrationen zum Dotieren taugen. Für Chemiker Hillebrecht ist noch einiges an Grundlagenforschung nötig.

" Konkret haben wir noch nichts, aber das stört uns gar nicht. Wird schon was bei rauskommen."

Doch ob da nun in zwei Jahren was rauskommt oder in fünf - das weiß der Freiburger Bor-Experte auch nicht.