Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in gemischt-anionischen Gläsern tiefschmelzender Sulfophosphate

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Lothar Wondraczek
• Subject Area: Synthesis and Properties of Functional Materials
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 193491744

Gegenstand des vorliegenden Projektantrages ist die Untersuchung von Gläsern und Glaskeramiken des Typs SO3-P2O5-EO-A2O (E={Zn2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Mg2+, Mn2+}; A={Li+, Na+, K+}). Vorarbeiten konnten zeigen, dass sich derartige Gläser durch Glasübergangstemperaturen im Bereich von ~ 180 °C bis 300 °C sowie herausragende Stabilität verbunden mit potentiell vergleichsweise hoher chemischer Beständigkeit auszeichnen. Hypothese ist, dass das außergewöhnliche Eigenschaftsprofil aus dem Vorhandensein der konkurrierenden netzwerkbildenden Anionen SO42- und PO43- resultiert. Ausgehend von reinen Phosphatgläsern eröffnet das Erscheinen sulfatischer Spezies ein Mischungsbassin hoher phänomenologischer Stabilität bei gleichzeitig hoher kinetischer Fragilität. Demgegenüber steht das Auftreten komplexer multiskaliger Entmischungsvorgänge. Ziel ist es, neben der quantitativen Beschreibung der relevanten Glasbildungsbereiche ein Verständnis für die Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in sulfophosphatischen Gläsern zu gewinnen. Dafür ist ein Strukturmodell zu entwickeln und experimentell zu validieren. Aus diesem sind molekulare Ursachen der auftretenden Entmischungsvorgänge abzuleiten. Geschehen soll dies vor dem Hintergrund potentieller Anwendungen in den Bereichen Optik (chemisch beständige Matrixgläser für Seltenerdendotierungen), Biomaterialien (tiefschmelzende biokompatible und bioaktive Gläser für Hybridstrukturen), Abfallverglasung (sulfatreiche Abfälle) sowie Ionenleitung in Festkörpern (insbesondere Li-Ionenleitung).

• DFG Programme: Research Grants