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 DFG-Förderung für weltweit größte Studie zu Einzel-Implantaten im zahnlosen Unterkiefer
21.11.2017 | Deutsche Gesellschaft für Zahn-, Mund- und Kieferheilkunde e.V.

nachricht Berührungslose Ladesysteme
16.11.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

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: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Im Focus: «Kosmische Schlange» lässt die Struktur von fernen Galaxien erkennen

Die Entstehung von Sternen in fernen Galaxien ist noch weitgehend unerforscht. Astronomen der Universität Genf konnten nun erstmals ein sechs Milliarden Lichtjahre entferntes Sternensystem genauer beobachten – und damit frühere Simulationen der Universität Zürich stützen. Ein spezieller Effekt ermöglicht mehrfach reflektierte Bilder, die sich wie eine Schlange durch den Kosmos ziehen.

Heute wissen Astronomen ziemlich genau, wie sich Sterne in der jüngsten kosmischen Vergangenheit gebildet haben. Aber gelten diese Gesetzmässigkeiten auch für...

Im Focus: A “cosmic snake” reveals the structure of remote galaxies

The formation of stars in distant galaxies is still largely unexplored. For the first time, astron-omers at the University of Geneva have now been able to closely observe a star system six billion light-years away. In doing so, they are confirming earlier simulations made by the University of Zurich. One special effect is made possible by the multiple reflections of images that run through the cosmos like a snake.

Today, astronomers have a pretty accurate idea of how stars were formed in the recent cosmic past. But do these laws also apply to older galaxies? For around a...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

500 Kommunikatoren zu Gast in Braunschweig

20.11.2017 | Veranstaltungen

VDI-Expertenforum „Gefährdungsanalyse Trinkwasser"

20.11.2017 | Veranstaltungen

Technologievorsprung durch Textiltechnik

17.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Künstliche neuronale Netze: 5-Achs-Fräsbearbeitung lernt, sich selbst zu optimieren

20.11.2017 | Informationstechnologie

Tonmineral bewässert Erdmantel von innen

20.11.2017 | Geowissenschaften

Hemmung von microRNA-29 schützt vor Herzfibrosen

20.11.2017 | Biowissenschaften Chemie