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Keramische Werkstoffe mit biogenen Strukturen

Ceramic materials with biogenic structures
 
: Kleber, S.; Hermel, W.; Schubert, C.

Heinrich, J.; Hermel, W.; Ziegler, G.; Riedel, H. ; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. -DGM-, Oberursel:
Werkstoffwoche '98. Bd.7: Symposium 9: Keramik. Symposium 14: Simulation Keramik
Weinheim: Wiley-VCH, 1999
ISBN: 3-527-29944-0
S.227-232 : Ill., Lit.
Werkstoffwoche <2, 1998, München>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IKTS ()
biogener Rohstoff; Flachs; Kohlenstoffverbundwerkstoffe; mechanische Eigenschaft; Siliciumcarbidverbundwerkstoffe

Abstract
Der Einsatz biogener Rohstoffe bildet die Grundlage eines alternativen Struktur- und Technologiekonzeptes fuer Kohlenstoff- und Siliciumcarbid-Verbundwerkstoffe, das neue Loesungen fuer die Auslegung mechanisch und funktionell beanspruchter Bauteile in Aussicht stellt. Diesem Konzept liegt die Beherrschung der Transformation biogener, hierarchischer Faserstrukturen in aequivalente Werkstoffstrukturen zugrunde. Mittels einer kontrollierten Pyrolyse koennen biogene Fasern in kohlenstoffhaltige konvertiert werden. Daraus lassen sich je nach Prozessgestaltung feinstkoernige, kurz- oder langfaserstrukturierte Kohlenstoffwerkstoffe herstellen, die sich von bekannten Kohlenstoff- und Graphitwerkstoffen einschliesslich den kohlenstoffaserverstaerkten Kohlenstoffwerkstoffen (CFC) wesentlich unterscheiden. Durch Besonderheiten in der Gefuegegestaltung und der Technologie ist es moeglich, zu neuen Werkstoffe mit neuen Eigenschaften zu gelangen. Im Vergleich mit analogen konventionellen Kohlenstof fwerkstoffen zeichnen sich fallweise folgende funktionellen und technologischen Vorteile ab: (I.) Kombination von niedriger Dichte mit hoeherer mechanischer Festigkeit und Bruchzaehigkeit; (II.) Sehr gute Reib- und Verschleisseigenschaften, (III.) Kostensenkung durch Einsparung von Verfahrensstufen im Herstellungsprozess bzw. neue Technologien. Als moegliche Entwicklungsziele fuer konstruktive und funktionelle Anwendungen sind absehbar: Bauteile fuer Verbrennungs- und Stirlings-Motoren, Plunger u. ae. (Beanspruchung auf Reibung, Verschleiss, Dichtung, Trockenlauf, Mangelschmierung, mechanisch-dynamisches Verhalten), Gleitlager, Bremsen, Filter, Katalysatoren, Adsorbtionswaermetauscher, stromsparende Niedrigtemperaturheizer, Humanimplantate. Durch Reaktion des biostaemmigen Kohlenstoffs mit Silicium entstehen Siliciumcarbid-Verbundwerkstoffe. Hergestellt unter Verwendung biogener Fasern, versprechen sie gegenueber konventionellen siliciuminfiltrierten Siliciumcarbidwerkstoffen (SiSiC) f olgende Vorteile: (I.) Preisguenstige Erzeugung von C-Si-SiC-Werkstoffen mit hohem Eigenschaftsniveau; (II.) Groessere Variationsbreite mechanischer und funktioneller Eigenschaften. Moegliche Entwicklungsziele sind: Bremsen, Lager, Heizer, Brennelemente, Werkstoffe fuer Hochtemperatur-Waermedaemmung und -Filter sowie grossformatige, duennwandige Flaechengebilde und Teile mit komplizierter Gestalt. An ausgewaehlten Beispielen wird der Stand der Werkstoffentwicklung anhand eines Vergleichs der Eigenschaften zwischen den neuen keramischen Werkstoffen aus biogenen Rohstoffen und analogen konventionellen Werkstoffen dargestellt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/PX-20410.html