Eigenschappen van materialen veranderen door malen met een kogel

Bij mechanische mishandeling van materialen treden veranderingen op in de structuur, die op den duur kunnen leiden tot de vorming van andere fasen. Kogelmalen is een effectieve techniek om materialen te ontordenen en hierdoor structuurveranderingen te laten plaatsvinden. Onder bepaalde omstandigheden kunnen ook chemische reacties optreden waarbij nieuwe verbindingen worden gevormd. FOM-onderzoeker Hessel Castricum bestudeerde in het Van der Waals-Zeeman Instituut van de Universiteit van Amsterdam veranderingen in diverse typen materialen, te weten zuivere metalen, metaallegeringen, oxides en polymeren (plastics), die met kogelmalen teweeg werden gebracht. Terwijl vanuit het verleden tamelijk veel bekend is over de structuurveranderingen in metaallegeringen, is aan de meeste andere materialen nog nauwelijks onderzoek uitgevoerd. Castricum promoveerde op 21 november 2001 op dit onderzoek.
Het blijkt dat ontordening van polymeren gepaard gaat met een afname van het volume, terwijl een toename verwacht zou worden. Deze en andere effecten kunnen worden toegeschreven aan een sterkere oriëntatie van de polymeerketens. Bovendien kunnen de ketens gebroken worden, waardoor de polymeren een lager molecuulgewicht krijgen.

Door kogelmalen van metaaloxides is het mogelijk actieve katalysatoren te maken. Met behulp van deze bereidingswijze, die een alternatief biedt voor meer traditionele chemische methoden, kan de structuur van een katalysator en de interactie tussen de verschillende componenten beter worden onderzocht. Dit geeft nieuwe inzichten in de werking van de zeer veel gebruikte 'koper/zinkoxide'-katalysatoren. Daarnaast kan kogelmalen daadwerkelijk op kleine schaal worden toegepast voor de ontwikkeling van nieuwe katalysatoren, alsook voor mogelijke recycling hiervan.

Mogelijke toepassingen
Koper/zink-katalysatoren kunnen worden gebruikt voor de productie van waterstof en van methanol voor brandstofcellen, die energielevering met schonere verbranding mogelijk maken. Dit gebied is momenteel sterk in ontwikkeling.
Elektrisch geleidende en magnetische polymeren kunnen gemaakt worden door kogelmalen van metaal/polymeermengsels. Dit type materialen heeft toepassingen in onder andere de microelektronica. Deze mengsels bieden ook perspectief vanwege mogelijke katalytische eigenschappen.