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Herstellung und Charakterisierung von hochporösen Sinterkörpern für Bodenfeuchtemessungen

Herstellung und Charakterisierung von hochporösen Sinterkörpern für Bodenfeuchtemessungen
Typ:Bachelor-/ Masterarbeit
Datum:nach Vereinbarung
Betreuer:

M.Sc. David Menne

Nichtmetallische, poröse Sinterwerkstoffe werden in unterschiedlichen Bereichen als Funktionswerkstoffe eingesetzt, so z.B. in der Filtration von Getränken, chemischen Abwässern oder Heißgasen, als Katalysatorträger oder Elektrodenmaterial, sowie in der Medizintechnik. Das Anwendungsgebiet wird vor allem von der Art des verwendeten Werkstoffs, der Porosität und der Porengrößenverteilung bestimmt.

Bei Feuchtigkeitssensoren, die auf porösen Keramiken und Dielektrizitätsmessung basieren, beeinflusst die Porosität und Porengrößenverteilung neben der mechanischen Beständigkeit auch die Messgenauigkeit der Sensoren. Eine breite Porengrößenverteilung (Porendurchmesser 1–100 µm) bei gleichzeitig hoher Porosität (>50 %) soll zu einer höheren Messgenauigkeit über den gesamten Messbereich der Sensoren führen und so einen breiten Anwendungsbereich erschließen.

Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen Keramikkörper für die Verwendung in Bodenfeuchtemessungen hergestellt und auf ihre Mikrostruktur untersucht werden. Die gesinterten und mechanisch stabilen Keramikkörper sollen fest definierte Abmessungen, eine hohe Porosität (>50 %) und eine möglichst breite Porengrößenverteilung (Porendurchmesser 1–100 µm) aufweisen. Als Pre-Cursor dienen sog. Kapillarsuspensionen, d.h. ternäre Stoffsysteme, die aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten und einer partikulären, festen Phase aus mikroskaligen, sinterfähigen Partikeln bestehen. Als feste Phase wird Aluminiumoxid-Pulver eingesetzt. Die passende Haupt- und Zweitflüssigkeit ist zu ermitteln. Die Prozessschritte sind durch theoretische Überlegungen und Versuche detailliert auszuarbeiten, um eine gleichbleibende hohe Qualität der Keramiksensoren zu erreichen.

Folgende Parameter sollen systematisch variiert werden, um geeignete Sinterkörper herzustellen: Art und Anteil der Hauptphase, Art und Anteil der Zweitphase, Partikelgröße und Sinterbedingungen.
Durch Untersuchung der Porenstruktur (Porositätsmessung, REM,
µ-CT), der mechanischen Festigkeit (Druck- und Vier-Punkt-Biegeversuch), sollen die hergestellten Keramiken charakterisiert und für den Einsatz in Feuchtigkeitssensoren bewertet werden.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind in schriftlicher Form zu dokumentieren und in einem Seminarvortrag vorzustellen.