Materialeigenschaften von Keramiken verbessern
Ein Team rund um Priv.-Doz. Dr. Zaoli Zhang (Erich Schmid Institute of Materials Science) konnte in einer kürzlich veröffentlichten Studie nachweisen, dass eine große Anzahl von stabilen Leerstellen die Festigkeit von Keramiken erheblich steigern kann und dadurch das Bruchverhalten erheblich verbessert wird. „Für uns alle überraschend führte dies zu einer bemerkenswerten Formbarkeit“, freut sich Zhang.
Für die Studie verwendete das Team ein hochauflösendes Transmissionselektronen-Mikroskop. Um die Leerstellen in der Materialstruktur zu erhalten, wurde das sogenannte Magnetronsputtern angewendet. Sputtern ist ein physikalischer Vorgang, bei dem Atome aus einem Festkörper durch Beschuss von energiereichen Ionen herausgelöst werden. Beim Magnetronsputtern wird zusätzlich zum elektrischen Feld noch ein Magnetfeld angeordnet. Das führt zu einer Intensivierung des Effektes. Die Störung der Elementarzelle durch Einbau von Leerstellen erklärt die offensichtliche plastische Verhaltensweise und ist für die hervorragenden mechanischen Eigenschaften verantwortlich. Durch diesen neu gefundenen Störungsmodus auf dem Maßstab einer Elementarzelle kann die lokale Konzentration an hohen Spannungen erheblich verringert werden.
„Die Erkenntnisse aus dieser Arbeit wurden nun in der renommierten Fachzeitschrift "Nature Communications" veröffentlicht“, ergänzt Zhang.
Kooperation
Diese Studie wurde vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) finanziell unterstützt. Sie wurde am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften in Leoben und am Lehrstuhl für Materialphysik der Montanuniversität Leoben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftler*innen der Technischen Universität Wien, der Universität Linköping (Schweden), Lehrstuhl für Gesteinshüttenkunde der Montanuniversität Leoben sowie der Technischen Universität Graz durchgeführt.
Link zum Paper: https://doi.org/10.1038/s41467-023-44060-x
Weitere Informationen
Priv.-Doz. Dr. Zaoli Zhang
Erich Schmid Institute of Materials Science
Österreichische Akademie der Wissenschaften
E-Mail: zaoli.zhang(at)oeaw.ac.at
Telefon: +43 3842 804311
Website: www.oeaw.ac.at/esi/
