Multifunktionale Keramik/Graphene-Dickschichten für neu entstehende Anwendungsfelder

• Antragsteller: Professor Dr. Ehrenfried Zschech
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397380564

Ziel dieses Projektes ist es neuartige funtionelle Gradientenwerkstoffe zu entwicklen, die aus Sandwichstrukturen mehrerer aktiver Schichten aufgebaut sind. Diese fortschrittlichen Schichtstapel bestehen aus Graphene, hexagonalem Bornitrid oder anderen 2D-Materialien, sowie aus keramischen Schichten bekannter Materialien mit angepassten elektrischen, thermischen und mechanischen Eigenschaften. Diese mehrlagigen Beschichtungen formen in Verbindung mit einem Stubstrat oder einer Skelettstruktur einen neuen Typ Nanoverbundwerkstoff. Der Herstellungsprozess dieser keramischen Verbunde wird SPS/HIP sein. Ein geeignetes Design der Verteilung/Stapelung von Graphene in Verbindung mit den keramischen Schichten, insbesondere mit angepasster Grenzfläche ermöglicht die effiziente Verteilung elektrischer, thermischer und mechanischer Lasten im Werkstoff. Entscheidend hierfür sind die herausragenden elektrischen und thermischen Leitfähigkeiten des Graphenes mit seiner 2D-Honeycomb-Struktur.Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von multifunktionalen Graphene/Keramik-Beschichtungen durch pulverkeramische Methoden als elektrisch und thermisch gut leitfähige Schichten für neu entstehende Anwendungsfelder. Ein genaues Verständnis von Synthese-Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ist nötig um elektrische und thermische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen aus Graphene und Nichtoxidkeramiken unter Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften zu optimieren. Daher konzentriert sich dieses Forschungsvorhaben auf das grundlegende Verständnis der Synthese, Verarbeitung und die Beschichtungsprozesse, die durch mechanische Verformung und Perkolation von Additivphasen bestimmt werden, und die Charakterisierung von multifunktionellen leitfähigen, nichtoxidischen Keramik/Graphen-Dickschichten für mögliche Anwendungen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie sowie in anderen Industriezweigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Slowakei, Ungarn
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Zhongquan Liao
• Kooperationspartner: Dr. Csaba Balázsi; Professor Dr. Jan Dusza