In-situ Characterization of Phase Transitions in Nanostructures

ZHM-Forschungsprojekt

Vom 01.01.23 bis 30.06.23 unterstützte das ZHM ein gemeinsames Forschungsprojekt des Institut für Keramische Hochleistungswerkstoffe und des Institutes für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe der Technischen Universität Hamburg (TUHH) sowie des Instituts für Werkstoffphysik am Helmholtz-Zentrum Hereon GmbH (Hereon) zur in-situ Charakterisierung von Phasenübergängen in Nanostrukturen. In dem Gemeinschaftsprojekt ist es gelungen einen Prozess für die In-situ-Charakterisierung von Phasenübergängen bei hohen Temperaturen und unter kontrollierter Atmosphäre durch hochauflösende, schnell abtastende in-situ Röntgenbeugung zu etablieren. Zu diesem Zweck, wurde das XRD Messystems der Gruppe der keramischen Hochleistungswerkstoffe, in Bezug auf Hochgeschwindigkeitsmessparameter, für verschiedenste nanoporösen Materialien optimiert und getestet. Es wurde ein Hochtemperaturmessaufbau mit Prüfkuppel in Betrieb genommen, der es erlaubt, Proben bei bis zu 900 ◦C unter Gas-Atmosphäre und Vakuumeinwirkung in-situ zu untersuchen. Die Funktionalität des XRD in situ Messaufbaus, wurde erfolgreich am reversiblen Vanadium Dioxid Phasenwechsel, von der monoklinen in die rutil Phase, nachgewiesen.

Darüber hinaus wurde der Grundstein zur in-situ Messung des Zinkoxid/ZnO-Templat zu Aerographit (aeroG) CVD-Synthese gelegt. Hierzu wurde der in der Gruppe der Kunststoffe und Verbundwerkstoffe entwickelte CVD Mini-Reaktor, welcher im Messraum der XRD in betrieb genommen werden kann, weiter optimiert. Die unterschiedlichen Materialcharakteristiken von ZnO und aeroG wurden an der XRD analysiert, Prozessparameter festgelegt und erste
Synthesezwischenstufen untersucht.

Die gelungene Zusammenarbeit der drei Forschungsgruppen wurde im Rahmen der Vorbereitung zur Antragsstellung für den Exzellenz Cluster "BlueMat" gefördert und ist ein gelungenes Beispiel für die übergreifende Zusammenarbeit in der Metropolregion Hamburg.