Empa erforscht polykristalline Keramiken

(CONNECT) Forschende des Labors für Hochleistungskeramik an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in Dübendorf untersuchen die Nanostrukturen gesinterter, polykristalliner Keramiken. Wie aus einer Mitteilung hervorgeht, sollen die Erkenntnisse dieser Untersuchungen in die Herstellung neuer Keramiken einfliessen, die in verschiedenen Bereichen vom Maschinenbau bis in die Medizin angewendet werden können.

Keramiken entstehen beim Sintern feiner mineralischer Körner. An den Stellen, an denen die Körner verschiedener Materialien aufeinandertreffen, erscheinen Grenzflächen in nanometrischer Grösse. Diese Grenzflächen sind für die Materialwissenschaft besonders interessant. An ihnen können Defekte entstehen oder sie können besondere Effekte generieren.

„Früher hat man Bikristalle hergestellt und untersucht, also nur zwei Körner aneinander“, wird Gruppenleiter Michael Stuer in der Mitteilung zitiert. „Wir wollen nun schauen, inwiefern sich die Erkenntnisse aus diesen Grundlagenstudien auf polykristalline Materialien anwenden lassen, wie sie in der echten Welt zum Einsatz kommen.“ Um in die Untersuchungen eine Systematik zu bringen, nutzen die Forschenden Keramiken auf Basis des bereits gut bekannten Aluminiumoxids. Dabei kann man sich auf wenig bekannte Einflüsse der Korngrenzflächen fokussieren. Des Weiteren untersuchen die Forschenden, wie sich die Dotierung mit Seltenen Erden auf die Korngrenzen auswirkt. „Durch eine gezielte Manipulation der Korngrenzen könnte man etwa die mechanischen und die optischen Eigenschaften von Keramik kontrollieren“, so Stuer. Mit den Ergebnissen wären neue Anwendungen in der Optik, der Mikroelektronik und der Medizin denkbar. ce/ww