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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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K-Plus-Zentrum MCL optimiert Elektrokeramiken |
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| | | Am österreichischen K-Plus-Zentrum Materials Centers Leoben (MCL) entwickeln Forscher neben hartem Werkzeugstahl auch so genannte Elektrokeramiken. Ziel sind weniger spröde und dadurch widerstandsfähigere elektrokeramische Bauteile. |
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Herkömmliche Keramiken sind nicht-metallische Werkstoffe, die gebrannt werden und daher sehr hart, fest und temperaturbeständig sind. Im wesentlichen bestehen diese Materialien aus Silizium, Kohlenstoff, Bohr und Sauerstoff.
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Elektrokeramiken in Schaltkreisen |
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Versetzt man diese Werkstoffe mit leitfähigen Materialien entstehen daraus Elektrokeramiken. Diese High-Tech-Werkstoffe finden sich heute in Schaltkreisen von Haushaltsgeräten, Automobilen, Bildschirmen oder Handys.
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In Handys, PCs, Autos und Kühlschränken |
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Sender- und Empfängerteile der Mobiltelefone, Motorstarthilfen im Kühlschrank, Kaltleiter für Bildschirme, Vereisungssensoren in den Auto-Rückspiegeln oder Überspannungselemente für PC-Mainboards würden ohne diese Winzlinge nicht funktionieren.
"In fast allen Bereichen des Alltags verstecken sich elektrokeramische Bauteile, von denen heute Millionen pro Tag produziert werden", sagt Peter Supancic vom Institut für Struktur- und Funktionskeramiken der Montanuniversität Leoben. "Die Nachfrage, aber auch die Anforderungen an die Forschung steigen ständig."
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"Zerbrechlich wie Geschirr" |
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Elektrokeramiken sind allerdings sehr spröde, durch den Stromfluss kommt es aufgrund raschen Temperaturwechsels zu starken Wärmespannungen und in der Folge zu Rissbildungen in den Materialien.
Elektrokeramiken können bei Überbelastung daher ohne Vorzeichen brechen - "wie ein Geschirr, das zu Boden fällt", erklärt Peter Supancic. Am MCL Leoben leitet der Werkstoffdesigner ein Projekt zur Optimierung von elektrokeramischen Werkstoffen.
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Materialdesign für weniger spröde Bauteile |
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An speziellen Prüfständen und mit Hilfe von Computersimulationen werden die Schwachstellen von Elektrokeramiken erforscht, um anschließend eine Designänderung vorzunehmen.
"Das kann durch eine Veränderung der Geometrie solcher Bauteile erfolgen, aber auch durch den Einsatz spezieller Dotierstoffe, mit denen die elektrischen Funktionsgrößen verändert werden, um die Widerstandsfähigkeit zu verbessern."
Mit einer neuen Thermo-Kamera soll in einem zweijährigen Forschungsprojekt das Temperaturverhalten einzelner Elektrokeramiken genauer untersucht werden.
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Ein industrienahes Forschungsprojekt |
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Mitauftraggeber für die stabileren Werkstoffe ist einer der weltweit größten Elektrokeramik-Hersteller in Deutschlandsberg. Das industrielle Forschungsprojekt ist mit einer halben Million Euro dotiert.
Am MCL Leoben arbeiten ca. 100 Forscher und Entwickler, 60 davon sind am K-Plus-Zentrum angestellt, der Rest stammt wie Peter Supancic größtenteils von der benachbarten Montanuniversität.
Armin Stadler, Ö1-Wissenschaft
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01.01.2010 |
