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

• Final Report Year: 2015

Final Report Abstract

Im Rahmen des abgeschlossenen Projektes wurde die Glasbildung in Systemen des Typs SO3-P2O5-EO-A2O [E=(Zn2+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Co2+, Fe2+, Mn2+); A=(Li+, Na+, K++, Rb+, Cs+, Ag+)] sowie dem dreiwertigen Mo6+ untersucht und entsprechende, neuartige Gläser hinsichtlich ihrer Struktur-Eigenschaftsbeziehungen beschrieben. Über spektroskopische Methoden (Raman, IR, NMR) und Beugungsexperimente (XRD, SAXS) konnte die Struktur der Gläser und Glaskeramiken weitgehend aufgeklärt werden. Für unterschiedliche P:S Verhältnisse und Kationen-Substitutionen konnte gezeigt werden, dass Sulfat-Spezies bevorzugt mit monovalenten Ionen und nicht mit divalenten Ionen gebunden sind, welche entsprechend die Phosphatliganden bevorzugen. 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. Es wurde ein Verständnis über die Struktur- Eigenschaftsbeziehungen in sulfophosphatischen Gläsern gewonnen und ein Strukturmodell entwickelt um anschließend molekulare Ursachen der auftretenden Entmischungsvorgänge zu benennen. Überraschend war die Zunahme der Übergangstemperatur, Tg, mit steigender Masse und Größe der Monovalenten Kationen in der A2O-ZnO-P2O5-SO3 von A=Li

Publications

• Irradiation induced particle formation in Ag-doped sulfophosphate glass, J. Non-Cryst. Solids 401 (2014) 82-86
  S. Fuhrmann, D. Schumacher, J. Herbst, L. Wondraczek
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.01.024)
• Irradiation-induced defects in ionic sulfophosphate glasses, J. Non-Cryst. Solids 383 (2014) 33-37
  D. Möncke, S. Reibstein, D. Schumacher, L. Wondraczek
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.04.029)
• Partitioning and structural role of Mn and Fe ions in ionic sulfophosphate glasses, J. Chem. Phys. 141 (2014) 224509
  D. Möncke, S. Sirotkin, E. Stavrou, E.I. Kamitsos, L. Wondraczek
  (See online at https://doi.org/10.1063/1.4903191)
• Structure and properties of alkali and silver sulfophosphate glasses, J. Non-Cryst. Solids 410 (2015) 142-150
  A. Thieme, D. D. Möncke, R. Limbach, S. Fuhrmann, E.I. Kamitsos, L. Wondraczek
  (See online at https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2014.11.029)