Mikro- und nanostrukturierte Funktionswerkstoffe

• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514141431

Im Rahmen dieses Projekts ist vorgesehen ein Mehrzweck-Pulverdiffraktometer mit Wechselröhren für eine möglichst versatile Strukturaufklärung mit unterschiedlichsten Methoden (neben Pulverdiffrakto-metrie noch streifender Einfall, PDF und Eigenspannungsmessungen) sowie ein gekoppeltes AFM-Ramanmikroskop mit mehreren Anregungswellenlängen und Detektoren für eine ortsaufgelöste chemisch-strukturelle Analytik an Nanomaterialien zu verwenden. Diese neuen Geräte sollen zur Untersuchung von Nanomaterialien für Brennstoffzellen, für die Entwicklung von neuartigen Beschichtungen und die Untersuchung von Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Stählen für die Wasserstofftechnologien genutzt werden. Die Auswahl der Geräte ist bedingt durch die Anwendung in verschiedenen Projekten, die innerhalb des Instituts für Chemie, Material- und Produktentwicklung (OHM-CMP) an der Technischen Hochschule Nürnberg bearbeitet werden. Zuvorderst steht dabei die Entwicklung und Untersuchung von alternativen Elektroden- und Katalysatorträgermaterialien für die Polymerelektrolytbrennstoffzelle (PEM-BZ), an denen die Alterung im Betrieb untersucht werden soll. Des Weiteren sollen neue protonenleitende Membranen in Form von Titanat-Nanoröhren dispergiert in sPEEK als fluorfreie Alternative für die bisher eingesetzten Materialien untersucht werden. Neben den Materialien für die PEM soll der Einfluss von Eigenspannungen in Bezug auf die Versprödung von Stählen bearbeitet werden. Stahl wird bei der Leitung und Speicherung von Wasserstoff eine wichtige Rolle spielen, z. B. als Behälterwerkstoff. Wasserstoff führt bekanntermaßen zu einer Versprödung des Stahls, so dass anzunehmen ist, dass Eigenspannungen im Stahl einen Einfluss auf die Stabilität des Werkstoffes haben werden. Weitere Fragestellungen zu Eigenspannungen ergeben sich im Bereich Medizintechnik. Bei Implantaten können beispielsweise Spannungen im Grundkörper zu Fehlern in den Beschichtungssystemen führen. Weitere Anwendungen der Anlagen bestehen in der Entwicklung von bioaktiven Gläsern, metallorganischen Verbindungen für optoelektronische Anwendungen oder recyclingfähigen Siliconen. Die beiden Geräte wurden so ausgewählt, dass sie neben den konkreten Forschungsansätzen, die in diesem Projekt vorgestellt werden, auch für weitere Themen eine wichtige Unterstützung darstellen.

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Korrelatives Raman-AFM-System ; Multipurpose-Diffraktometer
• Antragstellende Institution: Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm
• Leiterin: Professorin Dr. Uta Helbig