SFB 551:  Kohlenstoff aus der Gasphase: Elementarreaktionen, Strukturen, Werkstoffe

• Fachliche Zuordnung: Chemie
• Förderung: Förderung von 1998 bis 2007
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5482225

Ziel ist es, das einzigartige Potenzial der rein kovalenten Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindung in sp2-hybridisiertem Kohlenstoff in Hochleistungswerkstoffe, beispielsweise kohlenstoffaserverstärkten Kohlenstoff, umzusetzen. Grundlage ist die Bildung des Kohlenstoffs aus der Gasphase mittels chemischer Gasphasenabscheidung aus leichten Kohlenwasserstoffen wie Methan. Um das angestrebte Ziel zu erreichen, werden homogene und heterogene Elementarreaktionen der Kohlenstoffbildung aus leichten Kohlenwasserstoffen, Mikro- und Nanostrukturen des gebildeten pyrolytischen Kohlenstoffs sowie Korrelationen zwischen Elementarreaktionen und Strukturen untersucht. Die resultierenden Erkenntnisse werden zur modellgestützten, optimierten Herstellung von kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff durch chemische Gasphaseninfiltration von Kohlenstoffaservorformen genutzt. Optimierte Herstellung impliziert hohe Infiltrationsgeschwindigkeit, gleichmäßige Verdichtung und gewünschte Mikrostruktur bzw. -textur des infiltrierten Kohlenstoffs, die von isotrop bis hoch texturiert variieren kann.Verbunde aus Kohlenstoffasern und pyrolytischem Kohlenstoff definierter Textur, die von beschichteten Einzelfasern bis zu Verbundwerkstoffen mit komplexer Faserarchitektur reichen, werden durch Bestimmung von nano- und mikrostrukturellen sowie nano-, mikro- und makromechanischen Eigenschaften charakterisiert. Hieraus werden Struktur-Eigenschafts-Korrelationen abgeleitet und schädigungsmechanische Modelle für kohlenstoffaserverstärkten Kohlenstoff entwickelt.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Kinetische Untersuchungen homogener Elementarreaktionen im C-H-System (Teilprojektleiter Hippler, Horst ;  Olzmann, Matthias )
• A02 - Kinetik und Modellierung der Kohlenstoffabscheidung aus der Gasphase (Teilprojektleiter Bockhorn, Henning )
• A03 - Numerische Simulation von Modifikations- und Strukturänderungen der festen Phase bei der Kohlenstoffabscheidung (Teilprojektleiter Bockhorn, Henning ;  Hippler, Horst )
• A04 - Reduzierte kinetische Modelle für die Abscheidung von Kohlenstoff aus der Gasphase (Teilprojektleiter Maas, Ulrich )
• B02 - Kohlenstoffabscheidung an Modelloberflächen und Nanokohlenstoffverbünden (Teilprojektleiter Kappes, Manfred )
• B04 - Ab-Initio-Untersuchungen von Auf- und Abbaureaktionen graphitanaloger Kohlenwasserstoffe (Teilprojektleiter Klopper, Willem M. )
• C01 - Nano-Charakterisierung von Kohlenstoffschichten und CVI-CFC-Werkstoffen mit Rastersondenverfahren (Teilprojektleiter Schimmel, Thomas )
• C02 - Elektronenmikroskopische Strukturuntersuchungen von Pyrokohlenstoff-Schichten und Pyrokohlenstoff/Substrat(Faser)-Grenzschichten (Teilprojektleiterin Gerthsen, Dagmar )
• C3 - Elektronischer Transport und thermische sowie magnetische Eigenschaften neuer fester Formen des Kohlenstoffs (Teilprojektleiter Dormann, Elmar ;  von Löhneysen, Hilbert )
• C04 - Modellierung der Evolution der texturierten Mikrostrukturen im Faser-Matrix-Bereich (Teilprojektleiter Schnack, Eckart )
• D02 - Chemische Gasphaseninfiltration von Pyrokohlenstoff; Herstellung von kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff (Teilprojektleiter Deutschmann, Olaf )
• D3 - Modellierung der chemischen Gasphaseninfiltration von Pyrokohlenstoff (Teilprojektleiter Schnack, Eckart )
• D04 - Einfluß der Wärmebehandlungsbedingungen auf Struktur und Eigenschaften von mittel- und hochtexturierten Pyrokohlenstoff (Teilprojektleiter Hoffmann, Michael J. ;  Porz, Franz )
• D5 - Verformungs- und Schädigungsverhalten von CVI-CFC-Werkstoffen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Brückner-Foit, Angelika ;  Fett, Theo )
• D07 - Schadensmechanische Modellierung von Mikrorissen und Debonding-Vorgängen in CVI-CFC-Werkstoffen (Teilprojektleiter Schnack, Eckart )
• D08 - Werkstoffreaktionen und Gefüge-Eigenschaftsbeziehungen bei Hochtemperaturbeanspruchung von CVI-CFC-Werkstoffen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Beck, Tilmann ;  Fleck, Claudia )
• D11 - Intrinsische Risse und Poren in CVI-CFC-Laminatwerkstoffen (Teilprojektleiter Wanner, Alexander )
• Z - Gemeinsame Einrichtungen (Teilprojektleiterin Gerthsen, Dagmar )

• Antragstellende Institution: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ; Campus Süd (aufgelöst)
• Sprecherin: Professorin Dr. Dagmar Gerthsen