Grenzflächenkontrollierte Kristallisation von Glas

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Höche; Professor Dr.-Ing. Christian Rüssel
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 163679871

Der Antrag beschäftigt sich mit der Herstellung nanokristalliner oxidischer Strukturen durch Kristallisation von Glas. Einem Modell der Antragsteller entsprechend soll eine Diffusionsbarriere um die wachsenden Kristalle herum ausgebildet werden, die das weitere Wachstum dieser Kristalle verhindert. Eine solche Diffusionsbarriere ist mit der Erhöhung der Viskosität um die Kristalle herum und schließlich im gesamten Volumen verbunden, bis letztlich die Viskosität einen Wert erreicht, der der Glasübergangstemperatur entspricht. Dann ist die Kristallisation vollständig eingefroren. Dieses Modell wurde bereits anhand der Kristallisation von Fluoriden (CaF2 und BaF2) aus Silicatgläsern verifiziert. Anhand dieser Systeme wurde bereits ein transmissionselektronenmikroskopischer Nachweis solcher Diffusionsbarrieren erbracht.In diesem Projekt sollen nun Untersuchungen an anwendungsrelevanten Silicatgläsern im System MgO/Al2O3/SiO2 durchgeführt werden. Hierbei ist vorgesehen, das Kristallisationsverhalten zu quantifizieren durch die Ermittlung von Phasenbestand, Kristallitgrößen, Volumenkonzentrationen der kristallinen Phase, sowie Dichte und der Glasübergangstemperatur der Restglasphase. Diese Kenngrößen sollen als Funktion der Kristallisationsbedingungen (Temperzeit und -temperatur) untersucht werden.Die erhaltenen Glaskeramiken sollen mittels 60-80 keV-Transmissionselektronenmikroskopie untersucht werden, wobei zunächst Kristallitgrößen und ihre Verteilung ermittelt werden. Weiterhin sollen Konzentrationsprofile in der nanoskaligen Umgebung der wachsenden Kristalle mittels punktueller EELS-Analysen analysiert werden.Schließlich sollen die heute bereits vorhandenen Modellvorstellungen von der Kristallisation in nicht-isochemischen Systemen verfeinert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen