Hierarchical Cellular Ceramic Materials

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Das Forschungsvorhaben ist ausgerichtet auf ein neuartiges Konzept zum Aufbau und Herstellung hierarchischer zellularer Keramiken durch periodische Anlagerung von raumerfüllenden Polyedern. Durch Nachahmung der kristallinen Translationsperiodizität auf der Ebene von Polyedern mit typischen Dimensionen vom 102 – 104 - fachen der Korngröße bietet eine zusätzliche Mikrostrukturebene neue und unerwartete Eigenschaftsveränderungen wie z.B. Rissausheilung, auxetische Verformung oder Bandlückenverhalten die in monolithischen Materialien so nicht auftreten können. Wesentliche wissenschaftliche Fragestellungen beziehen sich auf die Korrelation des mechanischen und physikalischen Verhaltens mit der periodischen Polyederanordnung, Grenzflächendesign und die Entwicklung einer Prozesskette für die Herstellung. Drei Beispiele mit hohem Innovationspotential sollen zur Demonstration neuer Funktionen im Vordergrund stehen: nicht-spröde Hochleistungskeramiken mit der Fähigkeit zur Selbstheilung von Schädigungsrissen, piezoelektrische Keramiken mit auxetischem Verformungsverhalten sowie Mikrowellen-Keramik mit spezifischem Bandlückenverhalten. Die Vision ist es, bahnbrechende, hochrisikoreiche Forschung über eine neue Klasse von anorganischen Funktionsmaterialien durchzuführen, die in der Lage sein werden, Anforderungsprofile zu erfüllen, wie sie von bisherigen Materialien nicht geleistet werden können und dadurch neue Anwendungsfelder in Schlüsselbereichen von Materialtechnologien eröffnet werden.