Nanokristalline Materialien

nkm

Inhalt

Nanokristalline Materialien sind polykristalline Festkörper mit einer ‘Nano’-Mikrostruktur. Unter der Mikrostruktur eines Materials versteht man die Art, Kristallstruktur, Anzahl, Form und topologische Anordnung von Punktdefekten, Versetzungen, Stapelfehlern und Korngrenzen in einem kristallinen Material. Die Mikrostruktur wird bei der Herstellung und Verarbeitung von nanokristallinen Materialien erzeugt und verändert. Sie spielt eine wichtige Rolle bei den Eigenschaften der Endprodukte, wie z.B. der Möglichkeit zu superplastischen Verformung oder beim Transport von Elektronen und Ionen.

Themen

  • Mikrostruktur, inbesondere Korngrenzen
  • Materie- und Ladungstransport in polykristallinen Festkörpern, Raumladungszone
  • Prozesstechnik: Verarbeitung, insbesondere Verdichtung und Sintern
  • Charakterisierung
  • Eigenschaften und Anwendungen

Dabei werden sowohl die physikalisch-chemischen (Festkörperchemie- und Physik) und materialwissenschaftlichen Grundlagen behandelt, als auch die Herstellung, Verarbeitung, strukturelle Charakterisierung, Eigenschaften und Anwendung der nanokristallinen Materialien.

Literatur

  • A. S. Edelstein and R. C. Cammarata (eds.), Nanomaterials: Synthesis, Properties and Applications, IOP, Bristol 1996
  • H. Gleiter, Microstructure, chapter 9 in R. W. Cahn, P. Haasen (eds.), Physical Metallurgy, Elsevier, London 1996
  • Y.-M. Chiang, D. Birnie, and W. D. Kingery, Physical Ceramics – Principles for Ceramic Science and Engineering, Wiley, New York 1997
  • J. Maier, Physical Chemistry of Ionic Materials Ions and Electrons in Solids, Wiley 2004
  • R. M. German, Sintering Theory and Practice, Wiley 1996
  • D. Wolf, and S. Yip, Materials Interfaces: Atomic level structure and properties, Chapman and Hall, London 1992
  • A. P. Sutton and R. W. Baluffi, Interfaces in Crystalline Materials, Oxford 1994
  • R. W. Baluffi, S. M. Allen, and W. Craig Carter, Kinetics of Materials, Wiley 2005

Moodle

Link zum moodle-Kurs: https://moodle.uni-due.de/course/view.php?id=23482

Material zur Vorlesung

  1. Einführung (5.11.2020)

Praktikum

1. Festkörperdiffusion (Volumen- / Korngrenzendiffusion, Anisotropie, HRSEM/EDX)

2. Sintern (Spark-Plasma Sintern, Mikrostruktur, XRD/HRSEM)

3. Varistoreigenschaften (I/U Kennlinie)

Literatur zur Vertiefung