Charakterisierung und Entwicklung zellularer Komposite

Zellulare Keramiken (keramische Schwämme/Schäume) zeichnen sich durch einen geringen Materialanteil und eine hohes Porenvolumen (typisch über 70 %) aus. Dabei verteilt sich das Porenvolumen auf sehr unterschiedliche Größenordnungen der Poren, was eine gezielte Modifizierung der Keramik durch Infiltration unter weitgehendem Erhalt der ursprünglichen Porosität ermöglicht. Dies trifft insbesondere auf nach dem Replikaverfahren hergestellte Schäume zu.
Wesentlicher Bestandteil der Charakterisierung ist dabei die zerstörungsfreie, bildgebende Untersuchung mittels Micro-Computertomographie (CT) und die statistische Auswertung der gemessenen Druckfestigkeit.

Die Infiltration kann genutzt werden zur:
- Steigerung der Festigkeit (Keramik-Keramik-Komposit),
- Erzeugung einer elektrischen Leitfähigkeit (Keramik-Metall-Komposit) oder
- Verbesserung des Bruchverhaltens (Keramik-Polymer-Komposit).

Im Rahmen des Projekts konnte bisher ein umfangreiches Know-How zur Charakterisierung der unterschiedlichen Porositätsklassen, der Bildgebung und Auswertung mittels CT und der rheologischen Charakterisierung von partikelbeladenen Suspensionen (keramische Schlicker) erarbeitet werden.

Bereits erfolgreich konnten auf diese Weise Komposite aus Keramik und Metall (Cu, Ni, Fe), Komposite unterschiedlicher Korundqualitäten und Komposite aus Korund mit Zirkondioxid hergestellt werden.
Nun gelang auch die Entwicklung eines geeigneten Verfahrens zur Herstellung von Durchdringungs-verbundwerkstoffen und die Verbesserung des Bruchverhaltens von zellularen Keramik-Silikon-Kompositen konnte experimentell nachgewiesen werden.