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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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