Glasflußverhalten bei hohen Drücken

• Antragsteller: Dr. Linfeng Ding, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424980973

Unterkühlte Flüssigkeiten und Gläser zeigen ein universelles Verhalten, das bislang nicht komplett verstanden ist. Die Temperaturabhängigkeit der Rheologie wurde intensiv untersucht. Jedoch ändert auch der Druck die Eigenschaften und das Verhalten von Glas, selbst bei Raumtemperatur ist dieses ungewöhnliche Verhalten zu beobachten. Darüber hinaus ist die Rheologie von silikatischen Schmelzen, sowie Gläsern unter Druck ein Schlüsselparameter, um die Entstehung unserer Erde besser zu verstehen. Die Erforschung des Glasflusses unter hohem Druck ist sowohl für industrielle Anwendungen als auch für geologische Prozesse wichtig.Der Antragsteller erhielt eine dreijährige Promotionsstelle im Rahmen des EU-Programms Horizon 2020 - Marie Curie grant zur Rheologie und Deformation von Glas unter extremen Bedingungen. Die bislang publizierten Arbeiten haben signifikante Auswirkungen auf das Verständnis von Schlüsselparametern in Modellen zur Beschreibung des viskoelastischen Verhaltens von industriellen Silikatgläsern unter hohem Druck (Anmerkungen der SCHOTT AG im Anhang). Jedoch sind weitere, detailliertere Forschungen im untersuchten Bereich für ein besseres Verständnis des rheologischen Verhaltens nötig.Mit diesem Forschungsantrag wird der Antragsteller die untersuchten Forschungsbereiche vertiefen und folgende Fragen angehen: (1) Zu welchem Ausmaß lässt sich das, vom Antragsteller und Dr. Kunisch entiwckelte, zwei-Parameter Relaxations-Modell auch auf andere Gläser anwenden? Können wir eine global gültige Druckabhängigkeit des Glasumwandlungs- und Glasentspannungsverhaltens mit Hilfe des zwei-parameter Relaxationsmodells ableiten? Oder muss ein weiteres Modell abgeleiet werden um Effekte höherer Ordnung zu berücksichtigen? (2) Da die Rheologie des Glases, sowohl durch den Temperaturpfad, als auch durch den Druckpfad, beeinflusst wird stellt sich die Frage wie sich dieses Zusammenspiel von Faktoren auf die Glaseigenschaften auswirkt. Was sind die grundlegenden Prozesse der irreversiblen Thermodynamik, welche durch die Temperatur-/Druckpfade bedingt sind? (3) Besteht die Möglichkeit das bislang verwendete Viskositätsmodell (MYEGA Modell aus dem Host) um den Druck-Effekt zu erweitern? Kann das erweiterte Modell auf andere Glas-bildende Flüssigkeiten angewandt werden? Darüber hinaus zeigen die vorläufigen Viskositäts-Druck-Ergebnisse, dass das SCHOTT N-BK7-Glas depolymerisiert ist. Entspricht dies geowissenschaftlichen Äquivalenten aus der Natur?(4) Welche Auswirkungen hat die Glaszusammensetzung auf die Druckabhängigkeit der Viskosität? Gibt es ein Äquivalent von "Fragilität/Zerbrechlichkeit" in Bezug auf Druck? Um diese Fragen zu beantworten, wird ein spezifischer Forschungsplan mit drei Arbeitspaketen vorgeschlagen. Die Ergebnisse der vorgeschlagenen Arbeiten können in der Glasindustrie angewendet werden und diese Arbeit wird uns zu einem besseren Verständnis des Fließverhaltens der Glas-bildenden Flüssigkeiten führen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. John Mauro, Ph.D.