Finite-Element-Simulationen zur Analyse von effektiven Transport- eigenschaften nanokristalliner Materialien und ortsaufgelöste Charakterisierung von n-ZrO2 mit Mikrokontaktimpedanzspektroskopie

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Ionentransport in polykristallinen Materialien wird häufig impedanzspektroskopisch oder durch Messen von Tracerdiffusionsprofilen untersucht. Um aus den Meßergebnissen Transportkoeffizienten von Korngrenzen und Volumen bestimmen zu können, werden vereinfachte Modelle verwendet (Näherung nach Fisher, Whipple, LeClaire bei Diffusionsmessungen und "brick layer"-Modelle für Impedanzspektren). Die zugrundeliegenden vereinfachenden Annahmen sind jedoch in vielen Fällen, insbesondere aber bei nanokristallinen Materialien problematisch. In diesem Projekt sollen numerische Finite-Element-Simulationen durchgeführt werden, um Impedanzspektren und Diffusionsprofile für realistische, über die restriktiven konventionellen Modelle hinausgehende Systeme zu berechnen. Dadurch soll eine verbesserte Grundlage geschaffen werden, auf der die im Paketantrag vorgesehenen Transportmessungen interpretiert und quantitativ analysiert werden können. Des weiteren sind impedanzspektroskopische Messungen mit Mikrokontakten geplant, um die elektrischen Eigenschaften der im Projekt hergestellten nanokristallinen, dotierten ZrO2-Proben ortsaufgelöst zu charakterisieren. Dadurch soll insbesondere der Einfluß verschiedener Präparations- und Verdichtungsbedingungen auf die Homogenität der Proben bestimmt werden.