Theorie der Strukturbildung und Struktur-Eigenschafts-Korrelationen von amorphen Si-B-C-N-Precursor-Keramiken

点击翻译按钮获取中文摘要

Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist die systematische theoretische Untersuchung der Struktur-Eigenschafts-Korrelationen in neuartigen multinären Keramikmaterialien, die aus Bor (B), Stickstoff (N), Kohlenstoff (C) und Silizium (Si) bestehen. Diese durch thermische Zersetzung molekularer Polymervorstufen gewonnenen Keramiken besitzen eine amorphe Grundstruktur und sind außerordentlich stabil selbst bei Wärmebehandlung bis ca. 1800°C. Damit übertreffen sie die Temperaturstabilität der gängigsten kristallinen sauerstofffreien Hochtemperaturmaterialien beträchtlich. Wegen der Vielfalt der Vernetzungsmöglichkeiten in diesem Materialsystem ist die Aufklärung der tatsächlichen Struktur sowie der während der Thermolyse ablaufenden Prozesse eine besondere Herausforderung sowohl für das Experiment als auch für die theoretische Modellierung des Materials auf atomarer Skala. Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen deshalb erstmals (1) die bislang unbekannte atomare Struktur, (2) die lokalen Relaxationsmechanismen, (3) die statistischen, elektronischen und vibronischen Eigenschaften, (4) das Reaktionsverhalten gegenüber Sauerstoff und (5) das Diffusionsverhalten verschiedener Fremdatome systematisch theoretisch auf quantenchemischer Basis untersucht werden. Das Forschungsvorhaben soll insbesondere zur Aufklärung der atomaren Vorgänge bei der Phasenbildung und -evolution während der Umsetzung der Ausgangsmoleküle und bei der Verfestigung während der thermischen Behandlung beitragen.