Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Werkstoffwissenschaften: Metalle mit Diamanten

28.05.2009
Ein interfakultäres Forschungsteam untersucht an der TU Wien formstabile und wärmeleitende Werkstoffkombinationen für die Kernfusion.

MaterialwissenschafterInnen entwickeln Verbundwerkstoffe, die aus unterschiedlichen Materialien miteinander kombiniert sind, um neue, maßgeschneiderte Eigenschaftsprofile anbieten zu können.


v.l.n.r.: H.-P. Degischer, Michael Schöbel, Christoph Eisenmenger-Sittner, Christian Edtmaier, Siegfried Huemer, Helmut Böhm

ForscherInnen der Technischen Universität (TU) Wien haben vielversprechende Metallmatrix-Verbundwerkstoffe untersucht, die sehr gut Wärme leiten, mechanischen Belastungen bis 550 Grad standhalten können und sich bei erhöhter Temperatur nur wenig ausdehnen.

Eine mögliche Anwendung dieser Werkstoffkombinationen ist im derzeit in Bau befindlichen Kernfusionsreaktor ITER in Cadarache, in Frankreich, wo man sie zur Kühlung der ersten Wand des Versuchsreaktors einsetzen will. Auch bei der Leistungselektronik für Motoren und Computer spielt verbesserte Wärmeabfuhr eine immer größere Rolle. Gelingt es nicht die überschüssige Wärme abzuleiten, kann die Leistung der Rechner nicht mehr gesteigert werden. Als Kühlmaterialien können die Matrix-Verbundwerkstoffe nicht zuletzt auch in Raketentriebwerken zum Einsatz kommen.

Vier TU-Institute arbeiten an den Werkstoffkombinationen im Rahmen eines EU-Projekts des 6. Rahmenprogrammes mit dem Titel EXTREMAT, welcher für "New Materials for Extreme Environ-ments" steht. "Wir haben einige Metallmatrix-Verbundwerkstoffe und deren Verbindung untersucht, die aussichtsreich für die Anwendung in Kühlkörpern für Kernfusionsreaktoren, in Raketentriebwerken oder in der Leistungselektronik sind. Die Charakterisierung dieser heterogenen Materialien fällt in unseren Kompetenzbereich", so Professor H.Peter Degischer, Leiter des Instituts für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien. Kupfer und Silber weisen eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, sind aber wegen des relativ hohen Ausdehnungskoeffizienten nicht ausreichend formstabil bei Temperaturänderungen. Außerdem sinkt ihre Festigkeit dramatisch mit erhöhter Temperatur.

"Ab 300 Grad verformt sich Kupfer wie Butter." Die Verstärkung mit Siliziumkarbid- oder Wolframfasern mit etwa 0,1 Millimeter oder Kohlenstofffasern mit weniger als 1/100 Millimeter Durchmesser erhöht die Festigkeit und die Formstabilität ohne die Leitfähigkeit zu vermindern. Eine Kombination aus Silber mit circa 0,1 Millimeter großen Diamantteilchen, die durch zarte Siliziumbrücken verbunden sind, erachtet Degischer für die Leistungselektronik als am aussichtsreichsten. Mittels Simulationsrechnungen wurden sowohl die inneren Spannungen als auch die Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von der inneren Architektur der Verbundwerkstoffe vorhergesagt.

Das Metallwerk Plansee könnte für diese neuen Werkstoffe eine industrielle Produktion aufbauen. "Bei unseren Untersuchungen am Synchrotron, einer besonders brillanten Röntgenquelle in Grenoble, zeigte sich, wie sich die dreidimensional verschränkten Komponenten der Verbundwerkstoffe beim wiederholten Aufheizen und Abkühlen unterschiedlich verformen. Darüber hinaus konnte man auch feststellen ab wann in mikro-tomographischen Aufnahmen Ablösungen an den inneren Verbindungsflächen sichtbar werden. Letztere entstehen wiederum durch innere Spannungen während Temperaturänderungen. Die leitende Verbindung zur Kühlplatte wurde mit Hilfe neuer Beschichtungsverfahren möglich", so Degischer.

Von TU-Seite haben Chemiker (Ass.Prof. C. Edtmaier), Physiker (Prof. C. Eisenmenger-Sittner), Mikromechaniker (Prof. H. Böhm) und Werkstoffwissenschafter neben zwei österreichischen Partnern und anderen 35 europäischen Forschungsinstitutionen und Firmen am Forschungsprojekt "EXTREMAT" mitgearbeitet. Vier Doktoranden führten die wissenschaftlichen Arbeiten für den Projektteil der TU erfolgreich durch, wofür in den vergangenen 4 Jahren fast 1 Million Euro aufgewendet wurde, die die EU-Kommission zu etwa 50 Prozent förderte.

Fotodownload: https://www.tuwien.ac.at/index.php?id=8822

Video: http://www.tuwien.ac.at/flash_video/090507metall_mit_diamanten/

Rückfragehinweis:
O.Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr. H.Peter Degischer
Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie
Technische Universität Wien
Karlsplatz 13, 1040 Wien
T +43/1/58801 - 30801
F +43/1/58801 - 30899
E hpdegi@pop.tuwien.ac.at
Aussender:
Mag. Daniela Hallegger
TU Wien - PR und Kommunikation
Operngasse 11/E011, A-1040 Wien
T +43-1-58801-41027
F +43-1-58801-41093
E daniela.hallegger@tuwien.ac.at

Werner Sommer | idw
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at/pr
http://www.tuwien.ac.at/index.php?id=8822

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

nachricht Gelatine statt Unterarm
19.04.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

200 Weltneuheiten beim Innovationstag Mittelstand in Berlin

26.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Wie digitale Technik die Patientenversorgung verändert

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Akute Myeloische Leukämie: Ulmer erforschen bisher unbekannten Mechanismus der Blutkrebsentstehung

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Naturkatastrophen kosten Winzer jährlich Milliarden

26.04.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Zusammenhang zwischen Immunsystem, Hirnstruktur und Gedächtnis entdeckt

26.04.2017 | Biowissenschaften Chemie