Nano-Crashtests für haltbarere Materialien

Für eine nachhaltige Wirtschaft ist es von großer Bedeutung, robuste und langlebige Produkte herzustellen. Im Falle von Mobiltelefonen, Displays, aber auch Schneidewerkzeugen oder Bohrern heißt dies, feinste Oberflächen- Beschichtungen so robust zu machen, dass sie Stößen möglichst lange widerstehen. Ein Professor der Universität Kassel entwickelt dafür neue Charakterisierungsmethoden auf Nano-Ebene und erhält für dieses Projekt große finanzielle Unterstützung des Europäischen Forschungsrats.

Bislang werden hauchdünne Materialschichten mit sogenannten Nanoindentern geprüft, feinsten Diamantspitzen, die auf die Werkstoffprobe Druck ausüben. Das Problem: Diese Geräte können nicht so schockartig arbeiten, wie dies in der Realität etwa bei Stößen der Fall ist – die Messergebnisse geben nicht immer realistische Werte für die Belastungsfähigkeit an. Prof. Dr. Benoit Merle, Leiter des Fachgebiets „Mechanisches Verhalten von Werkstoffen“ entwickelt daher nun eine neuartige Messtechnik.

Merle ist es bereits gelungen, das Messen mit Nanoindentern hundertfach zu beschleunigen. In den nächsten Jahren soll das Verfahren noch einmal um den Faktor 100 schneller werden, so das Ziel. Zu diesem Zweck wird ein Prototyp auf Basis von Piezokeramiken entwickelt. Piezokeramik ist ein Stoff, der Elektrizität abgibt, wenn er verformt wird, und umgekehrt durch elektrische Impulse verformt werden kann. Durch diesen lassen sich Reaktionen im Nanobereich und in kleinsten Zeitintervallen präzise steuern.

Mithilfe des Verfahrens können dann Materialien realitätsnäher getestet werden, was wiederum das Wissen über die Bildung von Materialschäden auf Nanoebene erhöht und zur Produktion nachhaltigerer Produkte beitragen wird.  „Wir versprechen uns davon eine bahnbrechende Verbesserung der räumlichen Auflösung der mechanischen Prüfung bei hohen Dehnungsgeschwindigkeiten“, so Merle.

Merle ist im Mai 2022 als Leiter des Fachgebiets Mechanisches Verhalten von Werkstoffen an die Universität Kassel gewechselt. Das Projekt inklusive einer 1,8 Millionen Euro schweren Finanzierung aus einem ERC Starting Grant des Europäischen Forschungsrats hat er von seiner vorherigen Position an der Universität Erlangen-Nürnberg mitgebracht.

„Kassel bedeutet für mich einen neuen, spannenden Schritt in meiner wissenschaftlichen Karriere“, so Merle. „Die Materialwissenschaften bilden einen Forschungsschwerpunkt der Universität und es gibt bereits ein starkes Cluster von hervorragenden Kolleginnen und Kollegen.“

Weitere Informationen: http://uni-kassel.de/go/ifw-mv

Pressekontakt:

Sebastian Mense
Universität Kassel
Kommunikation, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Tel.: +49 561 804-1961
E-Mail: presse[at]uni-kassel[dot]de
www.uni-kassel.de