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Einfluss von Nanopartikeln als Sinterhilfsmittel auf Festigkeit und Struktur hochporöser Keramiken

Einfluss von Nanopartikeln als Sinterhilfsmittel auf Festigkeit und Struktur hochporöser Keramiken
Typ:Bachelorarbeit
Datum:abgeschlossen
Betreuer:

Moritz Weiß M.Sc.

Bearbeiter:

Vanessa Reiter

Keramische, poröse Sinterwerkstoffe werden in unterschiedlichen Bereichen als Funktionswerkstoffe eingesetzt. Anwendungsbereiche sind unter anderem die Medizintechnik, die Filtration von Getränken und chemischen Abwässern, sowie der Einsatz als Elektrodenmaterial oder Katalysatorträger. Das jeweilige Anwendungsgebiet bestimmt sowohl die Art des eingesetzten Werkstoffs als auch die Porenstruktur des resultierenden Festkörpers.

Kapillarsuspensionen entstehen durch Hinzufügen einer geringen Menge einer zweiten, nicht mit der Hauptphase mischbaren, Flüssigkeit zu einer Suspension. Die Zweitphase bildet Kapillarbrücken zwischen den Partikeln aus und es entsteht ein, die Probe durchspannendes, Partikelnetzwerk. Auf der Basis keramischer Pulver können Kapillarsuspensionen bei geeigneter Prozessführung  als Precursor zur Herstellung von hochporösen Sinterkörpern mit offener Porosität >50% und Porengrößen < 10 µm eingesetzt werden.

 

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Material und Verfahren erweitert werden, indem der Zweitphase Nanopartikel zugesetzt werden. Die Nanopartikel werden, über die Kapillarbrücken, gezielt zwischen den Primärpartikeln platziert und sollen somit die Aktivierungsenergie des Sinterprozesses senken. Es soll sowohl der Einfluss auf die mechanischen wie auch auf die strukturellen Eigenschaften der resultierenden Keramik untersucht werden. Hierzu könne folgende Parameter variiert werden:

Art der Primärpartikel (SiO2, Al2O3)
Art der Nanopartikel (SiO2, Al2O3,  Partikelgröße:  0,01 µm < x50,3 < 0,13 µm)
Konzentration der Nanopartikel in der Zweitphase
Sinterbedingungen

Die Charakterisierung soll an Hand von Porositätsmessungen, REM-Aufnahmen (Porengröße, Porenform) sowie Messungen der mechanischen Stabilität (Druck- und Biegeversuch) erfolgen.

Text 4536