Lehrstuhl für Werkstoffchemie

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Forschungsphilosophie:

Quantenmechanisch geführtes Werkstoffdesign

Forschungsziel:

Beiträge zum fundamentalen Verständnis, welches für die Synthese und Anwendung multifunktionaler Werkstoffe mit maßgeschneiderten chemischen und mechanischen Eigenschaften benötigt wird, zu leisten. Der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten liegt dabei auf dem Verständnis der Korrelationen zwischen den Synthesebedingungen und der strukturellen und chemischen Schichtevolution zur gezielten Einstellung der Elastizität und der Phasenstabilität.

Forschungsstrategie:

Durch Kombination theoretischer und experimenteller Methoden sollen grundlegende Zusammenhänge der Werkstoff-Plasma-Wechselwirkungen erarbeitet und so Beiträge zur wissenschaftlichen Grundlage generiert werden, die das gezielte Werkstoffdesign im Hinblick auf elastische Eigenschaften und Phasenstabilität ermöglicht. Auf der Basis zahlreicher Berechnungen werden vielversprechende Werkstoffe ausgewählt und dann synthetisiert. Die kombinatorische Dünnschichtsynthese erlaubt durch die Abscheidung von mehreren Plasmaquellen die Synthese von dünnen Schichten mit mehrdirektionalen Konzentrationsgradienten.

Forschungsschwerpunkte

Die Forschungsschwerpunkte im Lehrstuhl für Werkstoffchemie [Materials Chemistry (MCh)] unter der Leitung von Professor Jochen M. Schneider, Ph. D. liegen auf dem wissensbasierten Werkstoffdesign für die folgenden Anwendungsfelder:

A) Werkstoffe für die Energieumwandlung

Inspiriert von aktuellen Fragestellungen im Bereich der Energieumwandlung liefert der Lehrstuhl Beiträge zum quantenmechanisch geführten Design von

  • Nanolaminaten

Diese Werkstoffe weisen ein Eigenschaftsprofil auf, das Eigenschaften metallischer und keramischer Werkstoffe vereinigt.

  • Selbstheilenden Materialien

Langfristiges Ziel sind Werkstoffe mit der Fähigkeit zur autonomen Schadensmanagement zur Sicherstellung einer störungsfreien Energieumwandlung.

  • Metallischen Gläsern

Metallische Legierungen ohne Fernordnung besitzen das Potential für bisher unerreichte Kombinationen von Härte, Festigkeit, Duktilität und weichmagnetischen Eigenschaften.

  • Oxidischen Thermoelektrika

Diese Werkstoffklasse ermöglicht die Umsetzung thermischer Energie in elektrische Ener­gie.

B) Werkstoffe für Schneid- und Formwerkzeuge

Die Erforschung von Niedrigtemperatursynthesewegen für a-Al2O3 ermöglicht die Beschichtung von Hochleistungs-Schneid- und Formwerkzeugen. In vielen Anwendungen werden Schmier- bzw. Kühlmittel eingesetzt, um die Werkzeugstandzeit zu erhöhen. Dies ist sowohl unter technischen als auch gesundheitlich-ökologischen Gesichtspunkten unerwünscht. Beim MCh werden daher Feststoffschmiermittel erforscht, die sich im tribologischen Kontakt bilden.