Charakterisierung von Werkstoffen und Strukturen mittels Rasterelektronenmikroskopie und EDX, EBSD sowie STEM Analytik

• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514139564

Im Rahmen des Projektes wird ein hochauflösendes Rasterelektronenmikroskop mit EDX-, EBSD- und STEM-Detektoren verwendet. Dieses System besitzt ein kombiniertes elektrostatisch-magnetisches Objektiv, wodurch sehr hohe Vergrößerungen bei niedrigen Beschleunigungsspannungen und feldfreiem Betrieb möglich sind. Hierdurch können eine Vielzahl unterschiedlicher Materialien, darunter Stähle, elektrochemisch abgeschiedene Legierungen, Polymere und Verbundwerkstoffe bis hin zu biologischen Zellen charakterisiert werden. Diese Materialien sind von großem Interesse für die angewandte Forschung an der Hochschule in den Bereichen des Maschinenbaus, des Bauingenieurwesens, der Elektrotechnik sowie den Life Sciences und damit auch von zentraler Bedeutung für die zukünftigen Forschungsaktivitäten an der Hochschule Kaiserslautern. Die Charakterisierung von Materialien mittels Rasterelektronenmikroskopie und entsprechender analytischer Erweiterungen bietet zudem ideale Ansätze für die interdisziplinäre Verknüpfung von Forschungsfeldern der verschiedenen Fachgebiete, da hier einerseits Synergien und Analogien gefunden (bspw. bionische Strukturen), andererseits auch themenübergreifende Fragestellungen bearbeitet werden können. Bspw. soll hierdurch eine Modellierung von Schädigungsvorgängen in Stählen ermöglicht und daraus Parameter für eine Lebensdauerberechnung abgeleitet werden. Konkret geht es hierbei um die Verknüpfung der Werkstoffantwort mit ablaufenden Werkstoffmechanismen. In einem ähnlichen Zusammenhang geht es um die Quantifizierung von Prozessketten bei der subtraktiven Bearbeitung von Stählen. Darüber hinaus sollen elektrochemisch abgeschiedene hart- und weichmagnetische nanokristalline Werkstoffe hinsichtlich ihrer Eigenschaften charakterisiert werden, wodurch zukünftig neue Anwendungsfelder für diese etablierte aber noch nicht weit verbreitete Technologie erschlossen werden. Außerdem sollen verschiedene synthetisch hergestellte Nanomaterialien wie z. B. Graphen und MoS2 für den Einsatz in Nanoelektronik und Biosensorik untersucht werden. Im Bereich der Biosensorik ist dabei vor allem auch die Analyse dieser Materialien nach chemischer Modifikation und Beschichtung mit biologischen Molekülen und Zellen geplant. Da ein vergleichbares System derzeit an der Hochschule nicht vorhanden ist, wird dieses die Potentiale der forschungsaktiven Professor*innen deutlich erhöhen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Ionenpoliersystem ; REM EDX, EBSD, STEM
• Gerätegruppe: 4640 Schleif- und Poliermaschinen (für Labors) ; 5120 Rasterelektronenmikroskope (REM)
• Antragstellende Institution: Hochschule Kaiserslautern
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Peter Starke