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Hilfestellung für die Entwicklung neuer Keramiken sollen Untersuchungen am Lehrstuhl Glas und Keramik (Lehrstuhlinhaber: Prof. Dr. Peter Greil) der Universität Erlangen-Nürnberg liefern. Unter der Leitung von Prof. Dr. Peter Buhler werden die Prozesse, in denen "Vorstufen" keramischer Materialien unter Einwirkung großer Hitze zersetzt werden, eingehend analysiert. Mitarbeiter des Projekts, das von 1997 - 2000 von der DFG gefördert wird, sind Dr. M. H. Scheffler und Dipl.-Ing. Steffen Walter. Die Arbeiten werden in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Mikrostrukturphysik in Halle und mit dem Lehrstuhl für Polymerwerkstoffe der Universität Erlangen-Nürnberg durchgeführt.
In den letzten Jahrzehnten werden immer mehr Polymere als präkeramische Materialien für die Herstellung sogenannter Polymerkeramiken angewandt. In diesem Fall bildet sich die Keramik bei der thermischen Behandlung einer Mischung aus Füllstoffen (Elemente, Oxide, Karbide, Silizide u.a.) und präkeramischen Polymeren (Polysiloxane, Polycarbosilane, Polysilazane).
Wechselwirkung noch ungeklärt
Das Verhalten der Füllstoffe bei ihrer thermischen Behandlung ist weitgehend bekannt und in der Literatur beschrieben. Was die pyrolytische Zersetzung präkeramischer Polymere angeht, so muß hier vieles noch geklärt werden. Geklärt werden muß außerdem auch die Wechselwirkung zwischen den Füllstoffen und Pyrolyseprodukten nach der vollständigen Zersetzung präkeramischer Polymere. Bei der thermischen Behandlung dieser Stoffmischung bildet sich das endgültige Gefüge und die Phasenzusammensetzung der Keramik.
Das Ziel dieser Arbeit ist:
* die Erforschung der Zersetzugsprozesse polymerer Si - O - C - H - Verbindungen (Polysiloxane) und polymerer Si - C - H - Verbindungen (Polycarbosilane). Dabei ist der Schwerpunkt die Verteilung von Kohlenstoff zwischen festen und gasförmigen Pyrolyseprodukten;
* die quantitative Bestimmung der Phasenzusammensetzung von festen Pyrolyseprodukten während der Pyrolyse (Temperaturbereich 450-1000°C) und nach der vollständigen Pyrolyse (bei ca. 1000°C);
* die Wechselwirkung zwischen Füllstoffen (z.B. Oxyde) mit den während der Pyrolyse (bei 450 - 1000°C) entstehenden Stoffen. Die Prozesse können den Pyrolyseprozeß beeinflussen;
* die Bildung neuer Phasen durch die Wechselwirkung von Pyrolyseprodukten miteinander und mit den Füllstoffen im Temperaturbereich 1000 - 1500°C.
Um die Pyrolysereaktionen und die Reaktionen im Keramikgemenge nach der Pyrolyse zu definieren, muß die Phasenzusammensetzung der nanostrukturierten Pyrolyseprodukte bestimmt werden. Zu diesem Zweck wurde vorab am Lehrstuhl eine Methode entwickelt, die es möglich macht, in einem Experiment die Menge von SiC und C in den festen Pyrolysenprodukten zu bestimmen.
Eine Probe wurde im Gemisch mit PbO vollständig oxidiert. Die dabei entstehenden Produkte wurden quantitativ bestimmt. Mit Hilfe dieser Meßwerte wurde die Menge von SiC und C in der Probe bestimmt. Die Forschungsarbeit ist so geplant, daß im Vordergrund die grundlegenden Fragen der chemischen Prozesse, die im Gemisch aus präkeramischen Polymeren und Füllstoffen während der thermischen Behandlung ablaufen, geklärt werden. Zu diesem Zweck werden Methoden entwickelt, die es ermöglichen, die Phasenzusammensetzung der noch nicht vollständig pyrolisierten Polysiloxane und Polycarbosilane zu bestimmen.
Mit Hilfe dieser Methoden wird die Kohlenstoff- und Wasserstoffverteilung zwischen festen und gasförmigen Pyrolysenprodukten untersucht und somit der Pyrolysemechanismus und Einfluß von Füllstoffen auf den Pyrolyseprozeß geklärt. Außerdem wird die Wechselwirkung zwischen Pyrolysenprodukten und Füllstoffen nach der vollständigen Pyrolyse untersucht. Dabei werden auch die neu entstanden Verbindungen definiert.
Das Projekt "Einfluß partikulärer Füllstoffe auf das Pyrolyseverhalten präkeramischer Polymere" ist auf eine Laufzeit von 3 Jahren angesetzt. Die Fördersumme deckt die Kosten für einen wissenschaftlichen Mitarbeiter für drei Jahre und eine wissenschaftliche Hilfskraft für zwei Jahre sowie 51.800 Mark an sonstigen Kosten.
* Kontakt:
Prof. Dr. Peter Buhler, Lehrstuhl Glas und Keramik
Institut für Werkstoffwissenschaften
Martensstaße 5, 91058 Erlangen, Tel.: 09131/85 -27567, Fax: 09131/85 -28311
Criteria of this press release:
Biology, Chemistry, Materials sciences, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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