Hierarchische Zellulare Keramikmaterialien
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Vorhaben befasst sich mit neuartigen Konzepten für die Auslegung und Fertigung hierarchischer zellularer Keramiken, die durch eine quasi-kristalline, translationsperiodische Anordnung von dichten oder porösen Zellen gekennzeichnet sind. Raumfüllende Hexaeder aus Al2O3 wurden als Modellsystem für dichte zellulare Keramiken untersucht. Die Grenzflächenbindung erfolgte durch eine polymere bzw. metallisch geprägte Bindephase. Im Fall metallischer Bindung wurden MAX Mischkristalle im System Ti2(Sn,Al)C erzeugt, die eine Rißheilfähigkeit durch Reaktion mit Umgebungssauerstoff aufweisen. Abhängig von der quasi-kristallinen Symmetrie wurden signifikante Steigerungen beispielsweise der Brucharbeit durch kontrollierte Rißablenkung entlang der building-bloc Grenzeflächen nachgewiesen. Die Forschungsarbeiten im Schwerpunkt zellulare Piezokeramik widmeten sich der Auslegung und Herstellung auxetischer Gitterstrukturen aus Piezokeramik, in denen durch Kopplung des auxetischen mit dem piezoelektrischen Verhalten Gitterstrukturen mit hohem hydrostatischem Dehnungsfaktor erzeugt werden sollen. Polarisierte Wabengitter wurden durch micromoulding eines PZT slurries in 3D gedruckte Gitter-Formen hergestellt. Optische Dehungsuntersuchungen am Modellsystem PZT im mechanischen und elektrischen Feld (transversale Kopplung) bestätigten signifikante Dehnungsverstärkungseffekte gegenüber dem Verhalten des dichten PZT Materials. Die Ergebnisse der Grundlagenuntersuchungen fließen in anwendungsorientierte Materialentwicklungsarbeiten mit hohem Innovationspotential ein, wobei piezeoelektrische Keramiken mit dehnungsverstärkenden planaren Gitterstrukturen für sensorische (und aktorische) Anwendungen im Vordergrund stehen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Generic Principles of Crack-Healing Ceramics, J.Adv.Ceram. 1 (2012) 249-267
P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s40145-012-0020-2) - Robocasting of Alumina Lattice Truss Structures, J.Ceram.Sci.Techn. 3 (2012) 81-88
T. Schlordt, F. Keppner, N. Travitzky, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.4416/JCST2012-00003) - Vibration Assisted Self-Assembly Processing of Ceramic-Ba sed Composites with Modular Meta-Structure, J.Am.Cer.Soc. 95 (2012) 95-101
M. Götz, T. Fey, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04844.x) - Oxidation behaviour of MAX phase Ti2Al(1-x)SnxC solid solution, J.Am.Ceram.Soc. 96 (2013) 1359-1362
G. Bei, B.J. Pedimonte, T. Fey, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1111/jace.12358) - Photoelastic imaging of residual stress distribution in epoxy interface layers of ceramics with periodic building-bloc structure, Adv.Eng.Mat. 15 (2013) 1099-1104
Fey,] T. Fey, M. Götz, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201300034) - Robocasting of alumina hollow filament lattice structures, J.Europ.Ceram.Soc. 33 (2013) 3243-3248
T. Schlordt, S. Schwanke, F. Keppner, T. Fey, N. Travitzky, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2013.06.001) - Conductive TiC/Ti-Cu/C composites fabricated by Ti-Cu alloy reactive infiltration into 3D-printed carbon preforms, J.Comp.Mat. 49 (2015) 1971-1976
C.R: Rambo, N. Travitzky, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1177/0021998314541307) - Mechanical and electrical strain response of a piezoelectric auxetic PZT lattice structure, Smart Mater.Struct. 25 (2015) 015017
T. Fey, F. Eichhorn, G. Han, K. Ebert, M. Wegener, A. Roosen, K.I. Kakimoto, P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1088/0964-1726/25/1/015017) - Microstructural, mechanical and thermal characterization of alumina gel-cast foams manufactured with the use of agarose as gelling agent, J. Porous Mater. 22 (2015) 1305-1312
T. Fey, B. Zierath, P. Greil, M. Potoczek
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/s10934-015-0009-7) - Perspectives of nano-carbon based engineering materials, Adv.Eng.Mater. 17 (2015) 124-137
P. Greil
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201400110)
