Aan de universiteit van Sheffield in Engeland hebben de onderzoekers Mark Rainforth en Junheng Gao aangetoond dat de toevoeging van koper aan staal de eigenschappen van het materiaal zou kunnen verbeteren. Het onderzoek is uitgevoerd uit naam van de afdeling materiaalwetenschappen en techniek.

Doorgaans wordt koper gemijd in het proces om staal te produceren. Koper is zachter dan staal waardoor het de stevigheid van het eindproduct zou kunnen aantasten. Bij het recyclen van staal komt er echter vaak ook koper in het materiaal mee doordat er elektriciteitsbekabeling in wordt meegenomen.

Tegendraads

Rainforth legt uit dat waar het koper in het staal zit extra warmte blijft zitten. Daardoor kan het staal breken wanneer het warmer wordt. De oplossing voor het probleem ligt minder voor de hand dan je misschien zou denken. Rainforth en Gao hebben bedacht dat het een goed idee zou zijn om meer koper aan het staal toe te voegen in plaats van het staal te zuiveren. “Wanneer er weinig koper in het staal zit heb je een grote kans op kleine breuken,” legt Rainforth uit, “wanneer we echter meer koper toevoegen wordt het koper beter verdeeld over het materiaal.”

Daarnaast hebben de onderzoekers nog twee stappen aan het proces toegevoegd; de eerste stap is een zogeheten cold roll. Waarbij het hete staal nog extra op kamertemperatuur wordt afgekoeld via persen en rollers. Deze stap wordt nog voltooid door een korte verhitting naar hoge temperatuur. Bij die verhitting worden de materialen gerekristalliseerd wat leidt tot een hele fijne korrel in het materiaal.

Staal 2.0

De tweede stap die de onderzoekers hebben toegevoegd is wat lastiger geweest. Daarbij wordt het koper gelijk door het staal verdeeld om ervoor te zorgen dat krachten goed verspreid worden wanneer het materiaal onder druk komt te staan. Het resultaat hiervan is dat het staal uiteindelijk erg sterk is en stroom ook goed geleid, terwijl het ook stabiel blijft op hogere temperaturen.

Deze nieuwe versie van staal kan een verschil gaan maken in vele sectoren maar de auto-industrie lijkt het meest voor de hand liggend te zijn. Het staal is goed vormbaar, sterk en licht. Daarmee kan het gewicht van auto’s worden verlaagd zonder op de stevigheid in te leveren. Daardoor hoeft de motor minder gewicht te verplaatsen en ook minder uit te stoten.

Op dit moment zijn de onderzoekers bezig met het opschalen van de staal-koperlegering om te ontdekken of deze methode voldoende zou kunnen produceren om in de industrie te worden geïntegreerd.