Formverändernde Keramik

Ein Internationales Forscherteam der Universität von Minnesota, Zwillingsstädte und christliche Albrechts-universiten Zu Kiel-Hut Einen Weg Gefunden, der Zudverännden Keramischen Materialien FÜHREN Könnte. Diese entdeckung könne Alles Verbessern, von Medizinischen Geräten bis hinu Elektronik. Ein internationales Forschungsteam der Universität von Minnesota, Twin Cities und die Kiel University in Deutschland hat einen Weg entdeckt, der zu formverschiebenden Ceramikmaterialien führen könnte. Diese Entdeckung könnte alles verbessern, von medizinischen Geräten bis hin zu Elektronik. Jeder, der jemals eine Kaffeetasse fallen gelassen und gesehen hat, dass sie in mehrere Stücke eingebrochen ist, weiß, dass Keramik spröde ist. Vorbehaltlich der geringsten Verformung zerbrechen sie. Sie werden jedoch für mehr als nur Gerichte und Badezimmerfliesen verwendet. Keramik werden in der Elektronik verwendet, da sie je nach Zusammensetzung halbleitend, supraleitend, ferroelektrisch oder isoliert sind. Die Keramiken sind auch nicht korrosiv und werden verwendet, um eine Vielzahl von Produkten herzustellen, darunter Zündkerzen, Glasfaser, medizinische Geräte, Space Shuttle -Fliesen, chemische Sensoren und Skier. Formgedächtnislegierungen befinden sich am anderen Ende des Materialspektrums. Sie gehören zu den deformierbarsten oder umgestaltbarsten bekannten Materialien. Formgedächtnislegierungen beruhen auf diese enorme Verformbarkeit bei der Funktionsweise als medizinische Stents, die das Rückgrat der lebendigen Medizinprodukte in den Zwillingsstädten und Deutschlands sind. Das Erstellen von Formmaterialien zu erstellen ist kein einfacher Prozess. Es beinhaltet eine zarte Abstimmung der Entfernungen zwischen Atomen durch Zusammensetzungsänderungen, sodass die beiden Phasen gut zusammenpassen. Dieses Diagramm zeigt, was passiert ist, als Forscher dieses Rezept mit einer Stichprobe von Keramikmaterial implementierten. Anstatt die Deformierbarkeit der Keramik zu verbessern, beobachteten sie, dass einige Proben allmählich in einen Pulverstapel zusammenfielen, ein Phänomen, das sie als “Weinen” bezeichneten. Bild mit freundlicher Genehmigung von Hanlin Gu et al., Universität von Minnesota und der Kiel University Der Ursprung dieses Formverschiebungsverhaltens ist eine solide Phasenumwandlung. Anders als der Prozess der Kristallisation-Melting-Rekristallisation erfolgen kristalline feste Übergänge, die ausschließlich im festen Zustand durchgeführt werden. Durch die Änderung der Temperatur oder des Drucks kann ein kristalliner Feststoff in einen anderen kristallinen Feststoff umgewandelt werden, ohne in eine flüssige Phase einzudringen. In dieser neuen Forschung war der Weg zur Herstellung einer reversiblen Form -Gedächtniskeramik alles andere als einfach. Die Forscher probierten zunächst ein Rezept aus, das für die Entdeckung von metallischen Formgedächtnismaterialien gearbeitet hat. Dies beinhaltet eine empfindliche Abstimmung der Entfernungen zwischen Atomen durch Zusammensetzungsänderungen, sodass die beiden Phasen gut zusammenpassen. Wissenschaftler implementierten dieses Rezept, aber anstatt die Verformbarkeit der Keramik zu verbessern, beobachteten sie, dass einige Proben beim Durchlaufen der Phasentransformation explodierten. Andere fielen nach und nach in einen Pulverstapel auseinander, ein Phänomen, das Forscher als „Weinen“ bezeichneten. Mit einer weiteren Zusammensetzung beobachteten die Forscher eine reversible Transformation, die leicht zwischen den Phasen hin und her transformierte, ähnlich wie ein Formgedächtnismaterial. Die mathematischen Bedingungen, unter denen eine reversible Transformation auftritt, können weit verbreitet werden und bieten einen Weg nach vorne in Richtung der paradoxen Formgedächtniskeramik. “Wir waren ziemlich erstaunt über unsere Ergebnisse”, sagte Richard James, Co-Autor der Studie und angesehener Professor der McKnight University an der Abteilung für Luft- und Raumfahrttechnik und Mechanik der University of Minnesota. „Form Memory Ceramics wäre eine völlig neue Art von Funktionsmaterial. Es besteht ein großer Bedarf an Antriebsanmeldungen für Formgedächtnisse, die in hoher Temperatur oder in korrosiven Umgebungen funktionieren können. Aber was uns am meisten erregt, ist die Aussicht auf eine neue ferroelektrische Keramik. In diesen Materialien kann die Phasenumwandlung verwendet werden, um Strom aus kleinen Temperaturunterschieden zu erzeugen. “ – Universität von Minnesota