Maßgeschneiderte hochleistungsfähige Komponenten aus CNT-Keramik-Kompositen

Hochleistungskeramiken sind aufgrund ihrer Kristallstruktur und den daraus folgenden Eigenschaften wie hoher Verschleißfestigkeit, Druckfestigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit vielseitig einsetzbar. Jedoch sind einige Anwendungsmöglichkeiten durch die geringe thermische und elektrische Leitfähigkeit limitiert. Im Gegensatz dazu zeichnen sich Kohlenstoffnanoröhren (CNT) durch ihre extreme Zugfestigkeit, hohes E-Modul sowie ihre hohe thermische (600 bis 6000 W/mK) und elektrische Leitfähigkeit (10⁶ bis 10⁷ S/cm) aus. Ziel des BMBF-geförderten Projekts »NatKeKo« ist es, die vorteilhaften Eigenschaften beider Materialklassen in CNT-Keramik-Kompositen zu vereinen. Diese zeichnen sich durch eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit aus und könnten in Wälzlagern und Heizelementen eingesetzt werden.

Mit Hilfe einer nasschemischen Präparationsroute werden definierte Konzentrationen an Katalysatorpartikeln auf den unterschiedlichen oxidischen und nichtoxidischen Pulvern (Al₂O₃, ZrO₂ und Si₃N₄) aufgebracht und anschließend durch einen CVD-Prozess das Wachstum von CNTs in einem Drehrohrofen (Batchgrößen von 200 bis 900 g) realisiert. Durch die kontinuierliche Bewegung der Pulverschüttung während des CVD-Prozesses wird ein homogenes CNT-Wachstum auf den keramischen Partikeln erreicht.

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts »NatKeKo – Maßgeschneiderte hochleistungsfähige Komponenten aus Carbon Nanotube-Keramik-Kompositmaterialien« (Förderkennzeichen: 03XP0205E).