Zellulare Keramiken mit hierarchischer Struktur

01.08.2003 - 31.07.2008
Forschungsförderungsprojekt
Die hierarchische Architektur biologischer Materialien ist für Materialwissenschafter in den letzten Jahren vermehrt zu einer Quelle der Inspiration geworden. Eine ausserordentlich erfolgreiche Strategie Werkstoffe mit speziellen physikalischen Eigenschaften mit einem Minimum an Materialaufwand zu erzielen besteht in der Natur darin, Strukturelemente auf verschiedenen Längenskalen kooperativ anzuordnen. Das Hauptziel des vorliegenden Hertha-Firnberg-Projektes ist es, von der Natur inspirierte hierarchisch strukturierte zelluläre Keramiken herzustellen. Auf der makroskopischen Ebene wird Rapid Prototyping (RP) verwendet werden um künstliche zelluläre Strukturen auf mm und sub-mm Skala herzustellen. Auf der Ebene von Nanometern wird meso-strukturiertes Silica durch kooperative Selbstorganisation von Silica und Tensidmolekülen erzeugt. Die größte Herausforderung bei der Kombination dieser beiden Ebenen zu einem hierarchischen Material besteht darin, die Kluft zwischen makroskopischer und Nanometer-Ebene zu überbrücken, welche 4-5 Größenordnungen auseinanderliegen. Als Lösung zu diesem Problem werden biologische Fasern und Schäume als Bindeglied verwendet und deren natürlich vorhandene Mikrostruktur dazu ausgenützt, um die Selbstorganisation des nanostrukturierten Silica-Tensid-Verbunds zu beeinflussen. Verschiedene Strategien wie zum Beispiel elektrische und magnetische Felder, Reibungs- und Kapillarkräfte sollen verwendet werden, um eine Vorzugsausrichtung der Strukturelemente auf allen Hierarchieebenen zu erzielen. Auf diese Weise werden wir mögliche Wege zu einer 'konzertierten Aktion' von Strukturelementen, ähnlich zu der Situation, die wir in Biomaterialien beobachten, erforschen und versuchen Keramiken und Keramik/organische Verbundmaterialien mit physikalischen Eigenschaften zu erzeugen, die mit herkömmlichen Methoden nicht erzielt werden können. Neueste Untersuchungsmethoden werden benutzt werden, um die strukturellen, mechanischen und thermischen Eigenschaften der Materialien zu charakterisieren und das Projekt in jedem Stadium zu begleiten und das notwendige Feedback für die weitere Entwicklung zu liefern.

Personen

Projektleiter_in

Institut

Förderungsmittel

  • Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF)

Forschungsschwerpunkte

  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
Selbstorganisationself assembly
Mesoporösmesoporous
Silikatsilica
Röntgenstreuungx-ray scattering