Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vom Baum zur Hochleistungskeramik

08.07.2002


Platten aus Pflanzenfasern färben sich bei der Carbonisierung schwarz.

© Fraunhofer IKTS


Verschleißbauteile aus faserverstärkter Siliciumcarbid-Keramik.

© Fraunhofer IKTS


Ein Rennwagen muss bremsen und anhalten können. Dabei werden Bremsscheiben und -beläge glühend rot. Bei moderaten Temperaturen sind Teile aus kohlefaserverstärktem Kohlenstoff schwarz. Solche für den Rennsport entwickelten Spezialbremsscheiben und andere stark belastete Teile wie Lager würden Autoindustrie und deren Zulieferer sicher auch in Familienkutschen einbauen - wenn sie erschwinglich wären. Das Potenzial dazu besitzt ein faserhaltiger Werkstoff, der leicht übertrieben als »nachwachsende Keramik« bezeichnet werden kann. Verkokte Flachs-, Hanf- oder Holzfasern bilden das Carbongerüst. Mit flüssigem Silicium getränkt, bildet sich das sehr feste, verschleiß- und temperaturbeständige Siliciumcarbid.


»Bereits in den Kohlefaserplatten steckt einiges Know-how«, weiß Dr. Stefan Siegel, Gruppenleiter am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe IKTS. »Startmaterial sind Platten aus harzbeschichteten Pflanzenfasern, die uns Kollegen vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung bereitstellen. Carbonisierung heißt der Prozess, bei dem wir den Naturfaserverbund unter Luftausschluss auf Temperaturen über 1 000 °C erhitzen.« Wichtig ist es dabei, dass der Schwindungsprozess - also eine Volumenreduktion - homogen und verzugsfrei abläuft. Am Ende bleibt Kohlenstoff zurück; die anderen Bestandteile haben sich weitgehend zersetzt und verflüchtigt.« Diese nun schwarzen Platten können beispielsweise als Konstruktionselemente oder als Dämmmaterial in Öfen verwendet werden. Die Naturfaser- oder Carbonisathalbzeuge können aber auch mit industrieüblichen Bearbeitungsverfahren wie Sägen, Bohren oder Fräsen zu Bauteilen gestaltet werden.

Doch nun zur Siliciumcarbid-Keramik. Oberhalb von etwa 1 400 °C wird Silicium flüssig und dringt in die bis zu einem Quadratmeter großen Platten oder bearbeiteten Beiteile wie in einen Schwamm ein. Binnen kurzer Zeit reagiert das Silicium mit dem Kohlenstoff und bildet so eine faserhaltige Keramik. Im Gegensatz zur Carbonisierung ändern die Teile in diesem Schritt ihre Form nicht mehr.


Die Nachbearbeitung eines harten Keramikwerkstoffes wie Siliciumcarbid ist aufwendig. Für Produzenten von mechanisch und thermisch hochbelasteten Teilen im Maschinenbau zeichnet sich mit der »Holzkeramik« eine einfacher handhabbare und kostengünstige Alternative ab, denn der Werkstoff lässt sich bereits im weichen Zustand in Form bringen.

Dr. Stefan Siegel | Mediendienst

Weitere Berichte zu: Hochleistungskeramik Kohlenstoff Silicium Siliciumcarbid

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum
07.12.2016 | Technische Universität Graz

nachricht Bioabbaubare Polymer-Beschichtung für Implantate
06.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie