Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Metalle sich verformen: Werkstoff-Innovationspreis 2010 an RUB-Forscherin verliehen

09.11.2010
Nanoindentation: Was mit Formgedächtnislegierungen passiert

Für ihre herausragende Forschungsarbeit mit modernen Formgedächtnislegierungen (FGL) hat die Bochumer Maschinenbauerin Dr.-Ing. Janine Pfetzing-Micklich den mit 2.500 Euro dotierten Werkstoff-Innovationspreis 2010 erhalten.

Die Forscherin verwendet ein neues Prüfverfahren, mit dem sie das Verhalten von dehnbaren Materialien aus Nickel-Titan-Legierungen (NiTi) mechanisch und mikrostrukturell exakt untersuchen und beschreiben kann. Die Erkenntnisse aus der so genannten Nanoindentation helfen, Mikrosysteme aus NiTi-FGL zum Beispiel für die Medizintechnik zu verbessern.

Intelligente Mikrosysteme

Miniaturisierte Anwendungen und Systemkomponenten gewinnen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Besonders in intelligenten Mikrosystemen – etwa Mikroaktoren, Mikroventilen, medizinischen Stents oder Führungsdrähten – kommen immer häufiger NiTi-FGL zum Einsatz. NiTi-FGL besitzen die besondere Fähigkeit nach einer Verformung, die weit über die elastische Verformbarkeit hinausgeht, wieder ihre ursprüngliche Gestalt anzunehmen – entweder durch Erwärmung und Abkühlung oder durch eine mechanische Reaktion. Dieses Verhalten basiert grundsätzlich auf einer Veränderung bzw. Umwandlung des Materials vom so genannten Martensit (Niedertemperaturphase) zum Austenit (Hochtemperaturphase) und umgekehrt.

Pseudoelastische Stents

Die meisten medizinischen Anwendungen nutzen den mechanischen Formgedächtniseffekt, die so genannte Pseudoelastizität: angeregt durch Spannung findet beim Belasten eines austenitischen Bauteils die martensitische Phasenumwandlung statt, die mit großen Dehnungen einhergeht. Beim Entlasten erfolgt die Rückumwandlung in den Austenit und das Bauteil ist wieder in seiner ursprünglichen Gestalt. In medizinischen Stents zur Stabilisierung von Blutgefäßen wird die Pseudoelastizität genutzt, um große umkehrbare (reversible) Verformungen zu gewährleisten. Die martensitische Phasenumwandlung spielt somit für die besonderen mechanischen Eigenschaften von Mikrosystemen aus NiTi-FGL eine zentrale Rolle.

Das Problem: irreversible Verformung

Das Problem: Je größer die Kräfte und die Belastung des Materials sind, umso anfälliger wird das Mikrosystem. Eine große plastische Verformung verhindert beim Entlasten möglicherweise die vollständige Rückumwandlung in den Ausgangszustand, so dass eine irreversible Verformung im Material zurückbleibt. Um das Verhalten der Materialien für Mikrosysteme unter Belastung mechanisch zu untersuchen und besser vorherzusagen, reichen bisherige Standardprüfverfahren nicht aus.

Die Lösung: Nanoindentation

Um das komplexe Zusammenspiel von Phasenumwandlung und Plastizität genauer zu beschreiben, hat Dr. Pfetzing-Micklich das Verfahren der Nanoindentation angewandt – das ist ein Prüfverfahren, bei dem man mit einer hauchdünnen Spitze, dem „Indenter“, auf mikrostruktureller Ebene in die Legierung eindringt. Pfetzing-Micklich hat NiTi-Legierungen mit verschiedenen Indentationskräften lokal verformt und das Verhalten des Materials unter dem Durchstrahlungselektronenmiskroskop beobachtet. Durch besonders kleine Eindringtiefen und kleine Indentationskräfte bietet das Verfahren die einzigartige Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften des Materials präzise zu charakterisieren. Die damit gewonnenen Erkenntnisse über das lokale mechanische Verhalten der Mikrosysteme liefern einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung zukünftiger NiTi-Legierungen.

Der Werkstoff-Innovationspreis

ThyssenKrupp ist ein langjähriger Kooperationspartner der Bochumer Fakultät für Maschinenbau. Das Unternehmen gehört zudem federführend dem Industriekonsortium an, das zusammen mit dem Land NRW das Materialforschungszentrum ICAMS der RUB finanziell unterstützt. Seit 2002 verleiht ThyssenKrupp den Werkstoff-Innovationspreis an Wissenschaftler der Ruhr-Universität, die in der Erforschung, Entwicklung und Anwendung von Werkstoffen Herausragendes leisten. Die diesjährige Preisträgerin Dr.-Ing. Janine Pfetzing-Micklich wurde 2009 an der RUB promoviert und arbeitet derzeit als Post-Doc am Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft (Prof. Dr.-Ing. Gunther Eggeler). Sie baut eine Nachwuchsgruppe auf, die sich mit den „Mechanischen Eigenschaften kleiner Systeme“ beschäftigt. Prämiert wurde sie für ihre Arbeit „TEM investigation of the microstructural evolution during nanoindentation of NiTi“.

Weitere Informationen

Dr.-Ing. Janine Pfetzing-Micklich, Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft, Fakultät für Maschinenbau der RUB, Tel: 0234/32-25934, E-Mail: Janine.Pfetzing@rub.de

Redaktion: Jens Wylkop

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht 1,5 Mio. Euro für das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung (ZSW)
05.12.2016 | Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg

nachricht 4,6 Mio. Euro für Cloud Computing-Gemeinschaftsprojekt „Cloud Mall BW“
05.12.2016 | Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Shape matters when light meets atom

Mapping the interaction of a single atom with a single photon may inform design of quantum devices

Have you ever wondered how you see the world? Vision is about photons of light, which are packets of energy, interacting with the atoms or molecules in what...

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Forscher finden «Krebssignatur» in Proteinen

05.12.2016 | Biowissenschaften Chemie

Wichtiger Prozess für Wolkenbildung aus Gasen entschlüsselt

05.12.2016 | Geowissenschaften

Frühwarnsignale für Seen halten nicht, was sie versprechen

05.12.2016 | Ökologie Umwelt- Naturschutz