Festkörperelektrochemische Untersuchungen an nominell reinem Aluminiumoxid während der Wechselwirkung mit Alkalimetallionen

• Antragsteller: Dr. Helfried Näfe
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198497292

Das Projekt zielt darauf ab, einem bisher nur ansatzweise verfolgten Phänomen auf den Grund zu gehen, das auf den ersten Blick unerklärlich und widersinnig erscheint. Es handelt sich dabei um die Beobachtung, dass sich reines, nanokristallines, zu einem Festkörper verdichtetes und gesintertes α- Al2O3 unter dem Einfluss von Natriumionen und bei moderaten Temperaturen elektrochemisch so verhält, wie als wenn es ein Na2O-enthaltendes Phasengemisch aus zwei Natriumaluminaten verschiedener Zusammensetzung darstellte. Gegen diese Hypothese steht, dass sowohl röntgenographisch als auch mit Hilfe chemisch-analytischer Methoden nach der Na-Exposition nur reines, unverändertes α-Al2O3 nachweisbar ist. Aus analogen Beobachtungen an reinem ZrO2, die unter vergleichbaren Bedingungen durchgeführt wurden, allerdings durch günstigere natürliche Gegebenheiten einfacher auswertbar und interpretierbar sind, muss geschlussfolgert werden, dass Natriumionen in vernachlässigbar kleiner Menge in das Oxidgitter eingebaut werden. Es ist zu vermuten, dass das Phänomen mit der in der Praxis hin und wieder gemachten und bisher nicht schlüssig zu erklärenden Beobachtung zusammenhängt, wonach α-Al2O3, wenn es als Material für elektrisch gut isolierende Substrate dient, unter dem Einfluss von Beschichtungen zum elektrischen Durchschlag neigt, was von Bedeutung für das Fehlverhalten darauf basierender elektronischer Bauelemente ist. Darüber hinaus sind die Ergebnisse von grundlegendem Interesse, und zwar insofern, als feste Lösungen von Alkalimetallen in Al2O3 in der Literatur bisher noch nicht beschrieben wurden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen