Spinodal decomposing glass ceramic with tailored porous, thermal and dielectric properties

Im Projekt wird ein neuartiges glasskeramisches Material entwickelt, das nach einem nasschemischen Ätzvorgang eine definierte, nanoskalige Porosität aufweisen soll. Die Materialzusammensetzung wird dabei derartig gewählt, dass bei einer bestimmten Annealing-Temperatur eine spinodale Entmischung auftritt, bei der eine zusätzliche, selektiv ätzbare Phase entsteht. Das Material wird im Foliengießverfahren verarbeitet. Dazu wird die Materialmischung als Suspension aufbereitet und in eine bestimmte Foliendicke gegossen.Die geometrische Form und Größe der entstehenden Phase hängt hauptsächlich von der Temperaturbehandlung ab, ebenso die Homogenität der Verteilung. Als potentielle Gläser stehen einige zur Verfügung, die auf die Eignung für diesen Prozess in Erlangen untersucht werden. Nach dem Sintern wird die neu entstandene Phase selektiv nasschemisch herausgeätzt, wodurch ein maßgeschneiderter Porositätsgrad eingestellt werden kann.Entsprechend des Porositätsgrades und der Porengröße wird eine geeignete Dünnfilmmetallisierung entwickelt, die die Poren überdeckt und zum Beispiel als Heizerelement geeignet ist. Dementsprechend wird die Metallisierung auf ihre elektrischen Eigenschaften, sowie ihrer Langzeitstabilität untersucht.Als Demonstrator wird ein Pirani-Drucksensorelement aufgebaut, mit dem die niedrige thermische Leitfähigkeit des entwickelten Materials gezeigt werden soll. Des Weiteren wird die Permittivität des Materials untersucht, die ebenfalls eine wichtige Eigenschaft poröser, dielektrischer Materialien ist.