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Oral-Poster-Präsentation

Bioinspirierte Diamantlaminate

Wednesday (26.06.2019)
12:05 - 12:08 Uhr

Am Lehrstuhl WTM der FAU Erlangen wird momentan im Rahmen des DFG geförderten Projekts „Entwicklung hochfester und schadenstoleranter Diamantlaminat-Beschichtungen“ in Kooperation mit der TU Darmstadt an der Entwicklung fehlertoleranter, freistehender Diamantfolienverbunde gearbeitet.

Hochfeste, monolithische Diamantschichten versagen spröde unter anliegenden Zugspannungen. Eine Rissinitiierung, z.B. durch eine punktuelle Belastung, kann zum Versagen der gesamten Schicht durch Delamination führen. Ein verlässlicher Bauteilschutz ist somit bereits nach den ersten Abplatzungen nicht mehr gegeben. Ein neuer, biomimetischer Ansatz soll freistehende Diamantfolien und Diamantbeschichtungen durch einen perlmuttähnlichen Mehrlagenaufbau zäher und somit noch widerstandsfähiger machen. Dazu werden Lagen aus hartem CVD-Diamant mit weichen metallischen oder polymerischen Binderphasen kombiniert.

Die Herstellung derartiger Diamantlaminate wird durch zwei unterschiedliche Ansätze realisiert. Zum einen werden freistehende Diamantfolien miteinander verlötet bzw. verklebt. So können Laminate mit minimalen Lagendicken zwischen 5 µm (Binderphase) und 35 µm (Diamantlagendicke) realisiert werden. Zum anderen erfolgt eine Direktabscheidung der einzelnen Laminatschichten durch aufeinanderfolgende CVD- und PVD- Prozesse. Dadurch können die Lagendicken deutlich auf die in Perlmutt zu findenden Dicken reduziert werden. Eine eingehende mechanische Untersuchung dieser Laminate begleitet das Projekt.

Die Einführung einer elastisch-plastisch verformbaren Zwischenphase in zwei Dimensionen (Laminatstruktur) oder drei Dimensionen (Ziegelstruktur) erlaubt vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für die Diamantfolienverbunde hinsichtlich der Steifigkeit und des Schädigungsverhaltens. So können z.B. das weiche metallische Lot und die Grenzfläche zu einer Rissablenkung beitragen und dadurch ein sprödes Versagen des Verbundes verhindern.

Die Verbunde können als Halbzeug auf nicht direkt beschichtbare Materialien appliziert werden. Die Schutzwirkung von Diamantbeschichtungen soll so auch für nicht direkt beschichtbare Materialien verfügbar gemacht werden.

Sprecher/Referent:
Timo Fromm
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU)