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 Kampf dem Plastik mit Verpackungen aus Seetang
15.12.2017 | Australisch-Neuseeländischer Hochschulverbund / Institut Ranke-Heinemann

nachricht Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung
14.12.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik