FORNEL

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR NANOELEKTRONIK

III. 1 Nanoporöse Hochtemperaturwerkstoffe auf Sol-Gel Basis

Arbeitsfeld:

Über einen Sol-Gel Prozess sollen nanostrukturierte Kohlenstoff- und Siliziumcarbid-Aerogele hergestellt und als Hochtemperaturwerkstoffe für verschiedene Anwendungsbereiche optimiert werden.
Entscheidender Vorteil der Werkstoffsynthese über den Sol-Gel-Prozess gegenüber herkömmlichen Ansätzen ist die Einstellbarkeit der Strukturgrößen auf einer Längenskala von 1 bis 1000 nm. Die resultierenden Kohlenstoff-Aerogele sind besonders effiziente Wärmedämmmaterialien, da sie - im Vergleich zu konventionellen Kohlenstoff-Dämmmaterialien mit Porengrößen im Bereich über 100µm- aufgrund ihrer Nanostruktur eine deutlich geringere Gaswärmeleitfähigkeit besitzen.
Da reiner Kohlenstoff bei hohen Temperaturen in Gegenwart von Sauerstoff verbrennt, ist für den Einsatz unter oxidierender Atmosphäre eine Umwandlung der Kohlenstoffstruktur des Aerogels in oxidationsbeständiges Siliciumcarbid erforderlich. Für die Synthese von Siliziumcarbid-Aerogelen sollen unterschiedliche Ansätze für die Einbringung der Siliziumkomponente getestet werden.
Großflächige C-Aerogel-Faser-Verbundwerkstoffe in Form dünner Schichten wurden bereits erfolgreich für Anwendungen als Elektroden in Superkondensatoren und Brennstoffzellen hergestellt. Die Synthese von C-Aerogelen in Form von Paneelen, die im Rahmen dieses Projekts als Prototypen entwickelt werden sollen, kann daher in Anlehnung an bereits realisierte Materialien durchgeführt werden.