Glaskeramiken & Composite

  REM-Aufnahme von einer Glaskeramik Urheberrecht: © GHI

In vielen Bereichen des täglichen Lebens werden Glaskeramiken, aufgrund der sehr gut einstellbaren Materialeigenschaften, eingesetzt. Es lassen sich unter anderem der thermische Ausdehnungskoeffizient, die Festigkeit und die optischen Eigenschaften durch die Ausbildung von einer oder mehreren kristallinen Phasen steuern. Die Eigenschaften der Glaskeramik hängen dabei von den Eigenschaften und dem Anteil der kristallinen Phase in der Glaskeramik ab.

Kontakt

Bild von Mitarbeiter © Urheberrecht: GHI

Name

Malte Sander

Glaskeramiken & Composite

Telefon

work
+49 241 80 94967

E-Mail

E-Mail
 

Intrinsische Funktionalisierung von Glaskeramiken

Plattenkondensator mit einer glasigen Probe im Inneren Urheberrecht: © GHI Glasprobe in Plattenkondensator mit schematisch dargestellten Diffusionskanälen.

Die Kristallisation von Gläsern ermöglicht es Materialeigenschaften, wie den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, die Festigkeit oder optische Eigenschaften gezielt einzustellen. Die Eigenschaftsänderungen hängen dabei von den Eigenschaften und dem Anteil der kristallinen Phase in der Glaskeramik ab. Durch die Einstellung von chemischen Gradienten oder die Ausrichtung von Kristallen mittels eines elektrischen Feldes, vor, beziehungsweise während des Keramisierungsprozesses sollen anisotrope Eigenschaften in dem Material erzeugt und dadurch die Glaskeramik funktionalisiert werden. Im Bereich der Grundlagenforschung sollen neue Erkenntnisse über die Ionendiffusion in Gläsern und Glaskeramiken sowie der Kristallisation gewonnen werden. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse dazu genutzt werden um Glaskeramiken mit maßgeschneiderten Eigenschaften, wie hoher Festigkeit, einem definierten thermischen Ausdehnungskoeffizienten sowie definierten Oberflächen herzustellen.

 

Kontakt

Bild vom Mitarbeiter © Urheberrecht: GHI

Name

Jonas Hugo Hildebrand

Glaskeramiken & Composite

Telefon

work
+49 241 80 94976

E-Mail

E-Mail
 

Einfluss von kaltem Plasma auf Glaskeramiken

Koronaentladungen an mehreren Drahtspitzen Urheberrecht: © GHI Koronaentladungen an mehreren Drahtspitzen über einer Glasprobe. Das Glas liegt dabei auf einer geerdeten Plattenelektrode auf.

Das Keimbildungs- und Kristallisationsverhalten von Gläsern kann auf verschiedenste Weise beeinflusst und gesteuert werden, beispielsweise über die Zugabe von Keimbildnern. Doch auch äußere Faktoren, wie eine definierte Ofenatmosphäre oder das Anlegen eines elektrischen Feldes während des Keramisierungsvorgangs, haben Auswirkung auf die Kristallisation. Die Beeinflussung von Glaseigenschaften durch Anlegen eines E-Feldes bei erhöhten Temperaturen (auch thermal poling genannt) kann auf verschiedene Weise geschehen, beispielsweise durch Platzieren eines Glases zwischen zwei Kondensatorplatten. Eine andere Möglichkeit stellt das sogenannte corona poling dar. Dabei werden hohe elektrische Spannungen von mehreren tausend Volt an Elektrodenspitzen angelegt und durch eine Koronaentladung ein Plasma im Ofenraum erzeugt. Je nach Polarität der angelegten Spannung, liegen negativ oder positiv geladene Ionen vor, die auf der Glasoberfläche verschiedene Effekte hervorrufen. Durch die offene Elektrodenkonfiguration besteht hier zudem die Möglichkeit der Wechselwirkung zwischen Glas und Atmosphärenbestandteilen im E-Feld. Die Auswirkungen von E-Feldern und verschiedenen Atmosphären auf die Struktur und dadurch veränderte mechanische Eigenschaften von Glaskeramiken sollen in einem laufenden Forschungsprojekt untersucht werden, um diese gezielt auf ihren Anwendungsfall hin funktionalisieren zu können.

 
 

Laserbearbeitung von Gläsern und Glaskeramiken

Oberflächenprofil einer Probe Urheberrecht: © GHI Laserscanning Mikroskopaufnahme einer Probe

Gläser können mittels vieler unterschiedlicher Methoden bearbeitet werden. Eine neuartige Methode stellt das Bearbeiten von Gläsern mittels Lasertechniken dar. Je nach Auswahl von Laserquelle, Laser-Parametrisierung und der ausgewählten chemischen Glaszusammensetzungen, lassen sich unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten realisieren. Durch methodische Einstellung und Auswahl der richtigen Material-Laser-Wechselwirkungen, können diverse Formgebungsprozesse wie das Laserbohren und –schneiden, das Laserlöten, das Laserschweißen, das Laserpolieren oder auch aufwendige 3D-Formgebungsprozesse erzielt werden. Die Anwendungsmöglichkeiten sind dadurch sehr breit gefächert. Ein Projekt an welchem am Lehrstuhl zur Zeit verstärkt gearbeitet wird, ist das ablative Laserbearbeiten dentaler Glaskeramiken, um den teuren Werkzeugverschleiß bestehender CAD-CAM Systeme zu reduzieren. Ein weiteres Projekt beschäftigt sich mit der Politur von Gläsern und Glaskeramiken, um berührungslos die Oberflächenrauheit mittels der optischen Verfahren gezielten zu senken.