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Darmstadt. Das Forschungsprojekt MECERDIS der TU Darmstadt wird vom Europäischen Forschungsrat mit einem ERC Starting Grant ausgezeichnet. Mit rund 1,5 Millionen Euro wird die Arbeit von Dr. Xufei Fang gefördert. Der TU-Materialwissenschaftler forscht an verbesserten Keramik-Werkstoffen, die neue Anwendungen ermöglichen sollen.
Keramik ist ein Werkstoff, der aus unserem täglichen modernen Leben nicht mehr wegzudenken ist. Überall wird er verwendet – in Handys, Lap-tops, Computern, für Sensoren und Kondensatoren oder auch in der Luft- und Raumfahrt. Der Werkstoff ist sehr vielseitig, aber auch sehr an-spruchsvoll, weil er hart und leicht zerbrechlich ist. Der TU-Materialwissenschaftler Dr. Xufei Fang forscht deshalb an einer neuen Generation von Keramiken, die plastisch verformbar sind und dank einer gezielt veränderten Kristallstruktur auch neue Anwendungsmöglichkeiten eröffnen.
Die Pionierarbeit des jungen TU-Wissenschaftlers fördert der Europäische Forschungsrat nun mit einem ERC Starting Grant. Fünf Jahre lang unter-stützt die EU sein Projekt MECERDIS (Mechanics-tailored Functional Ce-ramics via Dislocations). „Eine große Chance“, freut sich der 33-Jährige. Xufei Fang wurde für seine Grundlagenforschung bereits 2019 von der TU Darmstadt als Athene Young Investigator ausgewählt und gefördert.
Keramiken bestehen aus ionischen und kovalenten Bindungen, die den Werkstoff hart, aber auch spröde und leicht zerbrechlich werden lassen. Um das Material zu verbessern und flexibler zu machen, setzt der TU-Wissenschaftler auf eine gezielte Störung gerade dieses atomaren Auf-baus. Er baut bewusst Defekte ein, bei dem mehrere Atome im sonst re-gelmäßigen Kristallgitter der Keramik fehlen. Diese so genannten Verset-zungen, eindimensionale Defekte, ziehen sich als gerade oder gebogene Linie quer durch den Kristall der Keramik und können als Kanal genutzt werden – etwa für den Einbau von Sauerstoff oder auch als Bremse für die Ausbreitung von Wärme. Es habe nachgewiesen werden können, so Xufei Fang, dass diese Versetzungen auch für Supraleitung oder elektrische La-dungen geeignet sind, was sie interessant mache für die Energieerzeugung und eine höhere Effizienz von Brennstoffzellen.
Wegen der Sprödigkeit des Materials gelingt es jedoch bisher nur schwer, diese Kanäle geplant in die Keramik einzubringen. „Das ist der kritische Punkt der Forschung und einer künftigen Versetzungs-Technologie“, sagt Xufei Fang. Das nun geförderte Projekt MECERDIS soll entscheidende Fortschritte vorantreiben. Der Materialwissenschaftler arbeitet daran, die Versetzungen kontrollierbar und die Keramik zugleich formbarer zu ma-chen. Erreichen will er das unter anderem mit elektrischer Spannung, Lichtbestrahlung, mechanischen und thermischen Verfahren. Ziel seiner Forschung ist die Schaffung stabiler, gezielt platzierbarer plastischer Zo-nen in Millimetergröße mit hoher Versetzungsdichte. Und die Erfindung eines neuen Keramikwerkstoffes, der nicht so schnell Schaden nimmt und eine höhere Bruchtoleranz hat. „Das würde ganz neue Anwendungsmög-lichkeiten eröffnen“, ist der TU-Wissenschaftler sicher.
Zur Person
Xufei Fang studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der chinesischen Tsin-ghua University in Peking. Dort promovierte er in Mechanik, entschied sich später jedoch für die Materialwissenschaften. 2016 bis 2019 arbeitete er als Postdoc mit einem Alexander von Humboldt Fellowship am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf. Im April 2019 wurde Xufei Fang Gruppenleiter an der TU Darmstadt in der Keramik-Gruppe von Prof. Jürgen Rödel in einem von der DFG geförderten Koselleck-Projekt. 2019 wählte die TU Darmstadt ihn als einen ihrer Athene Young Investigators aus. Seit 2021 ist der 33-Jährige auch Gast-Associate-Professor am Department of Mechanical Science and Bioengineering der japanischen Universität Osaka.
Hintergrund
Die ERC Starting Grants werden vom Europäischen Forschungsrat an Wis-senschaftler:innen aus allen Disziplinen bis zu sieben Jahre nach der Pro-motion vergeben. Mit der Auszeichnung will die Europäische Union her-ausragende Forschung und den wissenschaftlichen Nachwuchs fördern. Der Starting Grant richtet sich an Forschende am Beginn ihrer Karriere, die schon exzellente Arbeiten vorweisen können und eine eigenständige Forschung oder eigene Arbeitsgruppe aufbauen möchten.
Über die TU Darmstadt
Die TU Darmstadt zählt zu den führenden Technischen Universitäten in Deutschland und steht für exzellente und relevante Wissenschaft. Globale Transformationen – von der Energiewende über Industrie 4.0 bis zur Künstlichen Intelligenz – gestaltet die TU Darmstadt durch herausragende Erkenntnisse und zukunftsweisende Studienangebote entscheidend mit.
Ihre Spitzenforschung bündelt die TU Darmstadt in drei Feldern: Energy and Environment, Information and Intelligence, Matter and Materials. Ihre problemzentrierte Interdisziplinarität und der produktive Austausch mit Gesellschaft, Wirtschaft und Politik erzeugen Fortschritte für eine weltweit nachhaltige Entwicklung.
Seit ihrer Gründung 1877 zählt die TU Darmstadt zu den am stärksten international geprägten Universitäten in Deutschland; als Europäische Technische Universität baut sie in der Allianz Unite! einen transeuropäi-schen Campus auf. Mit ihren Partnern der Rhein-Main-Universitäten – der Goethe-Universität Frankfurt und der Johannes-Gutenberg-Universität Mainz – entwickelt sie die Metropolregion Frankfurt-Rhein-Main als global attraktiven Wissenschaftsraum weiter.
www.tu-darmstadt.de
Dr. Ing. Xufei Fang
Fang@ceramics.tu-darmstadt.de
+49 6151 16-21694
https://www.mawi.tu-darmstadt.de/naw/nawstartseite/mitarbeiter_naw/aktuelle_mi
http://tarbeiter/xufei_fang.de.jsp Website von Dr. Xufei Fang an der TU-Darmstadt
https://erc.europa.eu/apply-grant/starting-grant Informationen zu den ERC Starting Grants
Criteria of this press release:
Journalists, Scientists and scholars, Students
Environment / ecology, Materials sciences, Mechanical engineering
transregional, national
Contests / awards, Science policy
German
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