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Polymer-derived SiCO/HfO2 and SiCN/HfO2 ceramic nanocomposites for
ultrahightemperature applications
Dr. Emanuel Ionescu
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich 11 - Material- und Geowissenschaften
Darmstadt
gemeinsam mit:
Professor Dr. Ralf Riedel
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich 11 - Material- und Geowissenschaften
Darmstadt
Professor Dr. Hans-Joachim Kleebe
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich 11 Material- und Geowissenschaften
Institut für Angewandte Geowissenschaften
Darmstadt
Zusammenfassung
Das beantragte Forschungsvorhaben umfasst die Synthese neuartiger,
Polymer-abgeleiteter, HfO2-modifizierter SiCO- und SiCN-Nanokomposite,
die ein hohes Potential als thermische Schutzschichten (TBC) oder
Umweltschutzschichten (EBC) aufweisen. Die Herstellung dieser Materialien
erfolgt durch Vernetzung und Keramisierung (Pyrolyse) kommerziell
erhältlicher Polysiloxane und -silazane, die mit Hafniumalkoxiden modifiziert
werden. Außerdem werden Silyl-substituierte Di- und Triamin-basierte
Polycarbosilazane an der TUD synthetisiert und zu SiCN/HfO2-
Nanokompositen (Bulk-Materialien und Beschichtungen) verarbeitet. Die
präkeramischen Precursoren und die keramischen Nanokomposite werden
mittels NMR-, IR- und Raman-Spektroskopie sowie Röntgenbeugung und
Elektronenmikroskopie (REM, TEM/HRTEM) hinsichtlich ihrer chemischen
Zusammensetzung und Struktur untersucht, um den Einfluss des HfO2-
Zusatzes auf die Mikro- und Nanostrukturentwicklung sowie auf die
Hochtemperatureigenschaften zu ermitteln. Ferner werden
Auslagerungsexperimente durchgeführt, um die thermische Stabilität der
Nanokomposite in Hinblick auf Kristallisation und Oxidationsbeständigkeit zu
überprüfen. Darüber hinaus wird das Verformungsverhalten bei hohen
Temperaturen (bis maximal 1600 °C) über Druckkriechexperimente ermittelt.
Die Variation des HfO2 Gehaltes soll Aufschluss über die Korrelation
zwischen Hochtemperaturverhalten und Komposit- Mikro/Nanostruktur
liefern. Das Hauptziel des beantragten Projektes ist es, den Zusammenhang
zwischen molekularem Aufbau der Precursoren (Hafniumalkoxidmodifizierte
Polysiloxane, Polysilazane und Polycarbosilazane) sowie der Nano- und
Mikrostruktur der daraus abgeleiteten Nanokomposite und deren
Eigenschaften eingehend zu untersuchen.
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