Synthese von nanoskaligen Pulvern, Herstellung von Formkörpern und Sinterung für optokeramische Anwendungen

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Die Herstellung von optokeramischen Werkstoffen erfordert nanoskalige Ausgangspulver, um nach der vollständigen Sinterung ein Gefüge mit Korndurchmessern kleiner als die Lichtwellenlänge zu erhalten. Hierfür haben sich drei Arbeitsgruppen zusammengeschlossen, um Nanoteilchen aus den Stoffsystemen Y2O3, Al2O3, ZrO2, CeO2, MgO und HfO2 nach verschiedenen, sich ergänzenden Verfahren herzustellen, zu Formkörpern zu verdichten und abschließend vollständig zu sintern. Die Pulversynthese erfolgt aus der Lösung über das EDOC-Verfahren (ElectroDeposition under Oxidizing Conditions) und die Gasphasenabscheidung aus einem Niederdruckplasma. Beide Verfahren zeichnen sich durch die Möglichkeit aus, agglomerationsarme Nanopulver mit homogenem Aufbau und mehrkomponentigen Kern-Schale-Strukturen herstellen zu können. Die Formgebung zu Grünkörpern erfolgt durch elektrophoretische Abscheidung aus Suspensionen, da von einer Dispergierung in niedrigviskosen Flüssigkeiten eine Auflösung der Aggolmerate erwartet wird und dieses Verfahren auch später für die Herstellung von endmaßnahen, größeren Formteilen geeignet ist. Das Trockenpressen wird in der Anfangsphase des Projektes eingesetzt. Die Verdichtung zu einer Optokeramik erfolgt durch konventionelles, druck- oder mikrowellenunterstütztes Sintern. Durch Gefügeanalysen wird die Versuchsstrategie festgelegt und die Eingrenzung der zu Beginn des Projektes breiten stofflichen Auswahl auf die am besten geeigneten Systeme vorgenommen. Neben den optischen Eigenschaften sind die Härte und der thermische Ausdehnungskoeffizient bei sehr guter Wasserbeständigkeit weitere Auswahlkriterien, um eine große Anwendungsbreite zu erreichen.