Keramische Formengedächtniswerkstoffe

DFG fördert Erforschung

Was haben Entriegelungssysteme für Sauerstoffmasken im Flugzeug, Stents als Gefäßstützen und der moderne Autobau gemein? Sie alle nutzen metallische Formengedächtniswerkstoffe, um spezielle technische oder medizinische Anwendungen zu ermöglichen.

Die persönliche DFG-Förderung ist eine Auszeichnung der bisherigen exzellenten Arbeiten von Prof. Eckhard Quandt. Sein Team am Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien der Uni Kiel will jetzt neuartige neue keramische Formgedächtniswerkstoffe herstellen. (Foto/Copyright: Claudia Eulitz / Uni Kiel)

Prof. Eckhard Quandt von der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) will jetzt in Kooperation mit Prof. Richard James von der University of Minnesota, USA, die speziellen Eigenschaften von Formgedächtnislegierungen (FGL) auf keramische Materialien übertragen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert dazu das Reinhart Koselleck-Projekt „Kristallographisch kompatible keramische Formengedächtniswerkstoffe“ in den kommenden fünf Jahren mit insgesamt 1 Mio. Euro.

Seit einigen Jahren nutzt die Industrie zunehmend Formengedächtnismetalle. Diese auch als „Memory-Metalle“ bezeichneten Metalle können sich auch nach einer starken Verformung an ihren Ausgangszustand „erinnern“ und kehren nach einer Beanspruchung wieder in ihre Ausgangsposition zurück. Ein Forschungsteam um Prof. Eckhard Quandt, Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien an der CAU, hatte in der Vergangenheit bereits viel beachtete Arbeiten zu metallischen Formgedächtnislegierungen vorgelegt. Insbesondere wurden die kristallographischen Voraussetzungen beschrieben, die notwendig sind, um die Ermüdung des Formgedächtniseffekts zu verhindern. Jetzt wollen die Kieler Forscherinnen und Forscher durch kristallographische Untersuchungen herausfinden, ob und wie diese Eigenschaften auf Keramiken übertragbar sind. Die für diese Grundlagenforschung benötigte technische Infrastruktur steht mit dem Kieler Nanolabor zur Verfügung.

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„Mit unserer Forschung wollen wir die Grundlage dafür schaffen, keramische Werkstoffe herzustellen, die ihre Formgedächtniseigenschaften auch bei rauen Umweltbedingungen oder extremen Temperaturen bis zu mehreren Hundert Grad entfalten und erhalten können. Im Idealfall sollen diese eine vergleichbar hohe Toleranz gegen Ermüdung haben wie metallische Formengedächtniswerkstoffe“, beschreibt Quandt das anspruchsvolle Ziel des Vorhabens, das einen Durchbruch in der Entwicklung von Hochleistungskeramiken darstellen würde.

Mögliche technische Anwendungsbereiche wären unter anderem Aktuatoren für den Einsatz bei hohen Temperaturen, zum Beispiel als Steuerelemente in Verbrennungsmotoren, oder Keramiken, die hohen Dehnungen oder Spannungen ohne Versagen widerstehen können.

Kontakt:
Prof. Dr.-Ing. Eckhard Quandt
Institut für Materialwissenschaft der CAU
Lehrstuhl für Anorganische Funktionsmaterialien
E-Mail: eq@tf.uni-kiel.de

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