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 Ein Wimpernschlag vom Isolator zum Metall
17.04.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Neues Material macht Kältemaschinen energieeffizienter
10.04.2018 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Im Focus: Gammastrahlungsblitze aus Plasmafäden

Neuartige hocheffiziente und brillante Quelle für Gammastrahlung: Anhand von Modellrechnungen haben Physiker des Heidelberger MPI für Kernphysik eine neue Methode für eine effiziente und brillante Gammastrahlungsquelle vorgeschlagen. Ein gigantischer Gammastrahlungsblitz wird hier durch die Wechselwirkung eines dichten ultra-relativistischen Elektronenstrahls mit einem dünnen leitenden Festkörper erzeugt. Die reichliche Produktion energetischer Gammastrahlen beruht auf der Aufspaltung des Elektronenstrahls in einzelne Filamente, während dieser den Festkörper durchquert. Die erreichbare Energie und Intensität der Gammastrahlung eröffnet neue und fundamentale Experimente in der Kernphysik.

Die typische Wellenlänge des Lichtes, die mit einem Objekt des Mikrokosmos wechselwirkt, ist umso kürzer, je kleiner dieses Objekt ist. Für Atome reicht dies...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Digitale Medien für die Aus- und Weiterbildung: Schweißsimulator auf Hannover Messe live erleben

20.04.2018 | HANNOVER MESSE

Neurodegenerative Erkrankungen - Fatale Tröpfchen

20.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics