Mechanisches Verhalten von Nanopörosem Gold: Einfluss der Morphologie

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Kodanda Ram Mangipudi; Professorin Dr. Cynthia A. Volkert
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222106505

Nanoporöses Gold ist ein metallischer Schaum, der aus vollständig verbundenen nanoskaligen Ligamenten besteht. Es kann reproduzierbar über die chemische Lösung von Au-Ag Legierungen hergestellt werden. Erst vor kurzem wurde festgesellt, dass nanoporöses Au einen verringerten elastischen Modul und eine erhöhte Festigkeit besitzt als ausgehend von klassischen Skalierungsgesetzen von Schäumen erwartet wird. Darüber hinaus ist es sehr spröde, trotz der hohen Duktilität von Au. Dieses Verhalten resultiert vermutlich aus der ungewöhnlichen Mophologie des nanoporösen Schaums sowie der kleinen Dimension der Ligamente. Zur Identifizierung des genauen Ursprungs des beobachteten mechanischen Verhaltens, dient ein direkter Vergleich der Struktur und der mechanischen Eigenschaften von nanoporösen Goldschäumen mittels einer Kombination von Experimenten und Modellierung. Die Strukturbestimmung der Au Proben mit Ligamentdurchmesser zwischen 30 und 500 nm erfolgt über Serienschnitte im Focused Ion Beam Mikroskop als Basis für die Finite Elemente Modellierung mechanischer Eigenschaften. Modul und Fließspannung aus der Modellierung werden mit den Ergebnissen aus mikromechanischen Untersuchungen derselben Proben verglichen. Serienschnitte der deformierten Proben erlauben Aufschluss darüber, welche Strukturmerkmale des Schaums die Deformation bestimmen und damit die Entwicklung von Materialgesetzen für nanoskaliges Au auf verschiedenen Längenskalen. Das gewonnene Verständnis dient der Entwicklung von Leitlinien für die Optimierung von Schäumen und für die Aufstellung von Versetzungs-basierten Modellen der Verformung nanoskaliger Metalle.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen