Keramische Temperatur- und Drucksensoren auf Basis molekular
abgeleiteter, im Spritzgießverfahren geformter SiOC-Keramik

Professor Dr. rer. nat. Dr. h. c. Ralf Riedel
Technische Universität Darmstadt
Fachbereich 11 - Material- und Geowissenschaften
Darmstadt

Professor Dr.-Ing. Holger Hanselka
Technische Universität Darmstadt
Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Machinenakustik
Darmstadt

gemeinsam mit:
Dr. Jürgen Nuffer
Fraunhofer LBF Kompetenzcenter - Mechatronik/Adaptronik
Darmstadt

Zusammenfassung
Ziel der ersten Antragsphase des vorliegenden Forschungsantrages war die Synthese von SiOC-Keramiken mit Nanodomänenstruktur aus molekular aufgebauten präkeramischen Polymeren. Entsprechend dem Arbeitsplan wurden in der ersten Projektphase bor- und aluminimhaltige SiOC-keramiken hergestellt und auf ihre Eignung als keramischer Heizer und Temperatursensor hin untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Polysiloxane und aluminiumhaltige Füllstoffe Mullit/SiC-Komposite bilden, die als viel versprechende Ausgangsmaterialen für keramische Bauteile im System SiOC mit sensorischen Eigenschaften angesehen werden. Als Demonstrationsobjekt soll ein keramischer Glühstift mit Temperatur-, und Drucksensorik dienen. Darauf aufbauend erfolgt nun in der zweiten Projektphase zunächst die Optimierung der Herstellungsprozesse der SiAlOC-Keramiken sowie deren Überprüfung in Dauerbelastungsuntersuchungen bezüglich  Phasenstabilität, Korrosions-beständigkeit, elektrische Alterung und Mechanischer Festigkeit. Abweichend vom Erstantrag soll der Drucksensor als diskretes Bauteil in den Demonstrator eingebaut werden, hierzu beginnt der Test geeigneter Piezomaterialien. Die präkeramische Polymermasse inklusive Füllstoffe soll in ihren rheologischen Eigenschaften auf eine endkonturnahe Serienfertigung im thermoduren Spritzgießverfahren optimiert werden. Die Zuverlässigkeit des multifunktionalen Sensors soll durch werkstoffseitige Charakterisierung und Systemuntersuchungen belegt und optimiert werden. Da die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems nur durch eine ganzheitliche Betrachtung sichergestellt werden kann, ist ein weiteres Teilziel des Projekts die Entwicklung entsprechender Systemzuverlässigkeitsmethoden.