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Herstellung und Charakterisierung von Feldeffekttransistoren mit epitaktischem GraphenWehrfritz, Peter 01 July 2015 (has links)
Als Graphen bezeichnet man eine einzelne freistehende Lage des Schichtkristalls Graphit. Im Gegensatz zur mechanischen Isolation von Graphit bietet die Züchtung auf Siliziumkarbid eine Methode zur großflächigen Herstellung von Graphen. Aufgrund der besonderen physikalischen Eigenschaften werden für Graphen viele verschieden Einsatzmöglichkeiten in diversen Bereichen prognostiziert. Mit seiner hohen Ladungsträgerbeweglichkeit ist Graphen besonders als Kanalmaterial für Feldeffekttransistoren (FET) interessant. Allerdings muss hierfür unter anderem ein geeignetes FET-Isolatormaterial gefunden werden.
In dieser Arbeit wird eine detaillierte, theoretische Beschreibung der Graphen-FETs vorgestellt, die es erlaubt die steuerspannungsabhängige Hall-Konstante zu berechnen. Mit der dadurch möglichen Analyse können wichtige Kenngrößen, wie z. B. die Grenzflächenzustandsdichte des Materialsystems bestimmt werden. Außerdem wurden zwei Methoden zur Isolatorabscheidung auf Graphen untersucht. Siliziumnitrid, welches mittels plasmaangeregter Gasphasenabscheidung aufgetragen wurde, zeichnet sich durch seine n-dotierende Eigenschaft aus. Damit ist es vor allem für quasi-freistehendes Graphen auf Siliziumkarbid interessant. Bei der zweiten Methode handelt es sich um einen atomaren Schichtabscheidungsprozess, der ohne eine Saatschicht auskommt. An beiden Graphen- Isolator-Kombinationen wurde die neue Charakterisierung mittels der Hall-Datenanalyse angewandt.:1 Einleitung
2 Graphen
3 Methoden
4 Die Hall-Konstante von Graphen
5 Siliziumnitrid als Dielektrikum für Graphentransistoren
6 Aluminiumoxid auf epitaktischem Graphen
7 Zusammenfassung
A Anhang
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Winkelaufgelöste XPS: Optimierung der mathematischen Modellierung und deren experimentelle Überprüfung / Angle Resolved XPS: optimisation of mathematical modelling and its experimental verificationKozlowska, Magdalena 13 August 2005 (has links) (PDF)
Heutzutage ist die Entwicklung neuer Technologien stark auf die Miniaturisierung und die Herstellung von Materialien im Nanometer-Bereich und deren Charakterisierung ausgerichtet. Besonders interessant sind Informationen über hergestellte "sandwich" Strukturen betreffs Art und Anzahl der Schichten, Dicke der Schichten und deren chemische Zusammensetzung. Die chemischen Informationen von den Proben sind sowohl nahe der Oberfläche als auch in tiefer liegenden Schichten (vergrabene Schichten) von Interesse. Da die üblichen Tiefenprofilverfahren durch das Auftreten von ionenstrahlinduzierten Probenschädigungen hier versagen, sind zerstörungsfreie Untersuchungen der Probenstruktur von Bedeutung. Winkelaufgelöste Röntgenphotoemissionsspektroskopie (ARXPS) ist eines der Verfahren, die ohne Beschädigung der Schichtstruktur der untersuchten Materialen Informationen über dünne Gebiete der Probe liefert. Die Charakterisierung der Probe basiert auf der Analyse der austretenden Photoelektronen unter verschiedenen Austrittswinkeln, weil damit die effektive Informationstiefe durch Analyse von Photoelektronenstrom aus verschiedenen Tiefen verändert wird. Die Untersuchungstiefe bei diesem Verfahren ist maximal ~10 nm. Aus dem ARXPS-Verfahren ist nur eine indirekte Information zu erhalten. Deshalb braucht man ein Werkzeug, mit dem die untersuchten Proben mit Hilfe von mathematischen Modellen quantitativ beschrieben werden können. In der vorliegenden Doktorarbeit wird gezeigt, dass die ARXPS-Modellrechnung unter bestimmten Voraussetzungen eine sinnvolle Methode zur Analyse von dünnen Barriere-, Oxid- und Segregationsschichtsystemen ist. Die Quantifizierung der ARXPS-Daten ist nur dann erfolgreich, wenn nicht nur der Einfluss der Abklinglänge der Photoelektronen berücksichtigt wird, sondern auch der Einfluss der mittleren Atomvolumina der Matrix in geeigneter Schichten und der korrigierten Empfindlichkeitsfaktoren berücksichtigt wird. Die Anpassung zwischen experimentellen und berechneten Daten verläuft unter Verwendung bestimmter Rand- und Grenzbedingungen durch Anwendung mathematischer Methoden gleichzeitig für alle betrachtete Winkel. Das Verhalten der ARXPS-Modellrechnung wurde unter verschiedenen Bedingungen überprüft. Zu diesem Zweck wurde eine theoretische Struktur simuliert, deren Verhalten (berechnete Schichtdicken, Bedeckungsgrad der Oberfläche mit der Kontamination, chemische Zusammensetzung der Schichten) untersucht wurde hinsichtlich der Einflüsse von verschiedener Dicken, von Rauhigkeiten an der Probeoberfläche, der Art der Kontamination an der Oberfläche die aus der ex situ Präparation resultiert, und der "Qualität" der betrachteten Information während der Quantifizierung (Peak-Fit Prozeduren). Zur Demonstration der Möglichkeiten der Modellrechnung wurden zwei Systeme untersucht. Das erste Schichtsystem Co/Al2O3/Al enthält eine dünne vergrabene Aluminiumoxid-Barriere, die durch Plasma-Oxidation mit Electron Cyclotron Resonance (ECR) bei unterschiedlichen Oxidationszeiten hergestellt wurde. Die Modellierung der Proben mit der ARXPS-Modellrechnung ergibt unterschiedliche Dicken von Al2O3, die mit der Zeit der Oxidation korrelieren. Je größer die Oxidationszeit ist, desto dickere Aluminiumoxidschichten bilden sich. Die Untersuchung der Alterungsprozesse an den ECR-Proben ergibt, dass die Dicke der Aluminiumoxide nicht beeinflusst wurde. Das bestätigt, dass die Co-Schicht erfolgreich Al2O3 vor weiterer Oxidation schützt. Das zweite Beispiel betrifft eine S/Fe Struktur, die während der Wärmebehandlung durch Schwefel-Segregation auf einer Fe(100)-Oberfläche entstanden ist. Mit Hilfe der ARXPS-Modellrechnung kann der Bedeckungsgrad mit dem Schwefel der Fe- Oberfläche berechnet werden. Um die Ergebnisse der Modellierung zu verifizieren, wurden die ausgewählten Strukturen mit anderen Methoden (z.B.: TEM, EELS, XRR) untersucht.
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Winkelaufgelöste XPS: Optimierung der mathematischen Modellierung und deren experimentelle ÜberprüfungKozlowska, Magdalena 06 July 2005 (has links)
Heutzutage ist die Entwicklung neuer Technologien stark auf die Miniaturisierung und die Herstellung von Materialien im Nanometer-Bereich und deren Charakterisierung ausgerichtet. Besonders interessant sind Informationen über hergestellte "sandwich" Strukturen betreffs Art und Anzahl der Schichten, Dicke der Schichten und deren chemische Zusammensetzung. Die chemischen Informationen von den Proben sind sowohl nahe der Oberfläche als auch in tiefer liegenden Schichten (vergrabene Schichten) von Interesse. Da die üblichen Tiefenprofilverfahren durch das Auftreten von ionenstrahlinduzierten Probenschädigungen hier versagen, sind zerstörungsfreie Untersuchungen der Probenstruktur von Bedeutung. Winkelaufgelöste Röntgenphotoemissionsspektroskopie (ARXPS) ist eines der Verfahren, die ohne Beschädigung der Schichtstruktur der untersuchten Materialen Informationen über dünne Gebiete der Probe liefert. Die Charakterisierung der Probe basiert auf der Analyse der austretenden Photoelektronen unter verschiedenen Austrittswinkeln, weil damit die effektive Informationstiefe durch Analyse von Photoelektronenstrom aus verschiedenen Tiefen verändert wird. Die Untersuchungstiefe bei diesem Verfahren ist maximal ~10 nm. Aus dem ARXPS-Verfahren ist nur eine indirekte Information zu erhalten. Deshalb braucht man ein Werkzeug, mit dem die untersuchten Proben mit Hilfe von mathematischen Modellen quantitativ beschrieben werden können. In der vorliegenden Doktorarbeit wird gezeigt, dass die ARXPS-Modellrechnung unter bestimmten Voraussetzungen eine sinnvolle Methode zur Analyse von dünnen Barriere-, Oxid- und Segregationsschichtsystemen ist. Die Quantifizierung der ARXPS-Daten ist nur dann erfolgreich, wenn nicht nur der Einfluss der Abklinglänge der Photoelektronen berücksichtigt wird, sondern auch der Einfluss der mittleren Atomvolumina der Matrix in geeigneter Schichten und der korrigierten Empfindlichkeitsfaktoren berücksichtigt wird. Die Anpassung zwischen experimentellen und berechneten Daten verläuft unter Verwendung bestimmter Rand- und Grenzbedingungen durch Anwendung mathematischer Methoden gleichzeitig für alle betrachtete Winkel. Das Verhalten der ARXPS-Modellrechnung wurde unter verschiedenen Bedingungen überprüft. Zu diesem Zweck wurde eine theoretische Struktur simuliert, deren Verhalten (berechnete Schichtdicken, Bedeckungsgrad der Oberfläche mit der Kontamination, chemische Zusammensetzung der Schichten) untersucht wurde hinsichtlich der Einflüsse von verschiedener Dicken, von Rauhigkeiten an der Probeoberfläche, der Art der Kontamination an der Oberfläche die aus der ex situ Präparation resultiert, und der "Qualität" der betrachteten Information während der Quantifizierung (Peak-Fit Prozeduren). Zur Demonstration der Möglichkeiten der Modellrechnung wurden zwei Systeme untersucht. Das erste Schichtsystem Co/Al2O3/Al enthält eine dünne vergrabene Aluminiumoxid-Barriere, die durch Plasma-Oxidation mit Electron Cyclotron Resonance (ECR) bei unterschiedlichen Oxidationszeiten hergestellt wurde. Die Modellierung der Proben mit der ARXPS-Modellrechnung ergibt unterschiedliche Dicken von Al2O3, die mit der Zeit der Oxidation korrelieren. Je größer die Oxidationszeit ist, desto dickere Aluminiumoxidschichten bilden sich. Die Untersuchung der Alterungsprozesse an den ECR-Proben ergibt, dass die Dicke der Aluminiumoxide nicht beeinflusst wurde. Das bestätigt, dass die Co-Schicht erfolgreich Al2O3 vor weiterer Oxidation schützt. Das zweite Beispiel betrifft eine S/Fe Struktur, die während der Wärmebehandlung durch Schwefel-Segregation auf einer Fe(100)-Oberfläche entstanden ist. Mit Hilfe der ARXPS-Modellrechnung kann der Bedeckungsgrad mit dem Schwefel der Fe- Oberfläche berechnet werden. Um die Ergebnisse der Modellierung zu verifizieren, wurden die ausgewählten Strukturen mit anderen Methoden (z.B.: TEM, EELS, XRR) untersucht.
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Korrelationen zwischen Herstellungsprozess, Struktur und Eigenschaften von anodischen Aluminiumoxidschichten für Verschleißschutzanwendungen / Correlations between production process, structure and properties of anodic aluminium oxide coatings for wear protection applicationsMeyer, Daniel 30 August 2017 (has links) (PDF)
Das Ziel dieser Dissertation besteht darin, einen Beitrag zur technologischen, ökonomischen und ökologischen Weiterentwicklung der anodischen Verfahren zur Oberflächenkeramisierung von Aluminium zu leisten. Die Arbeit ist in zwei thematische Schwerpunkte untergliedert. Im ersten Teil wird für die Hartanodisation eine hinsichtlich eines geringeren Energieeinsatzes optimierte Elektrolytzusammensetzung identifiziert und mit einem optimierten galvanostatischen Pulsmuster simultan appliziert. Im Ergebnis kann die Gesamtleistungsaufnahme um ca. 6 % reduziert werden, ohne die mechanischen Eigenschaften der Oxidschichten zu mindern. Im zweiten Schwerpunkt werden das Lichtbogen- und das Flammspritzen mit der plasmaelektrolytischen anodischen Oxidation kombiniert, um verschleißbeständige Aluminiumoxidschichten auf Stahl-, Titan- und Magnesiumsubstraten zu applizieren. Neben einer umfangreichen Mikrostrukturanalyse (REM, EDX, XRD, EBSD) werden die mechanischen Eigenschaften der Schichten untersucht und mit atmosphärisch plasmagespritzten Al2O3-Schichten verglichen. Insbesondere Oxidschichten auf lichtbogengespritztem AlCu4Mg1 zeigen dabei eine hohe Härte sowie eine sehr gute Verschleißbeständigkeit. / The aim of the present work is to contribute to the technological, economic and ecological improvement of the anodic processes for the surface ceramization of aluminum. The work is subdivided into two thematic priorities. In the first part, for the hard anodizing process an optimized electrolyte composition for a lower energy input is identified and applied simultaneously with an optimized galvanostatic pulse regime. As a result, the total power consumption can be reduced by approximately 6% without reducing the mechanical properties of the oxide coatings. In the second focus, arc and flame spraying are combined with plasma electrolytic anodic oxidation to apply wear resistant aluminum oxide coatings on steel, titanium and magnesium substrates. In addition to a comprehensive microstructural analysis (SEM, EDX, XRD, EBSD), the mechanical properties of the layers are investigated and compared with atmospheric plasma sprayed Al2O3 coatings. In particular, oxide layers formed on arc sprayed AlCu4Mg1 coatings show a high hardness as well as very good wear resistance.
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Nanášení kovové vrstvy na keramické substráty pro úpravu povrchových vlastností / Tailoring of physical properties of ceramic surface by the metallic layer depositionDvorský, Vojtěch January 2019 (has links)
The master thesis focuses on the preparation of nickel coating on ceramic (Al2O3) substrate. The deposition of nickel was carried out by the electroless plating method in bath at various kinetic conditions. An impact of varied size, shape and roughness on the quality of the coated surface was investigated. The main goal was to find optimized conditions of the plating process of the thin metal coatings. Prepared nickel coatings were analysed by SEM, EDX analysis, mechanical profilometry and the plating bath was analysed by UV-VIS spectrophotometry. The continuous nickel coatings were achieved by modifying the deposition process, and the kinetic mechanism of experimental conditions was described.
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Studium vlastností kompozitních materiálů plněných nanočásticemi / Study of electrical properties composites with nanoparticlesLorenc, Aleš January 2009 (has links)
This work deals with properties of electro insulating varnishes and composite materials. The general aim is to study the influence of nanoparticles on dielectric properties of electro insulating varnishes.
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Untersuchung von Tetrachloroaluminatschmelzen als potentielle Wärmetransportflüssigkeiten in SolarkraftwerkenAsztalos, Annifrid 09 May 2018 (has links)
Um die Wirtschaftlichkeit von Solarkraftwerken zu verbessern, sollte geprüft werden, inwieweit eine geschmolzene Mischung aus Natriumchlorid und Aluminiumchlorid als Wärmetransportflüssigkeit in Frage kommt. Aufgrund der Hydrolyseempfindlichkeit solcher Schmelzen kommt es durch Einwirkung von Wasser zur Bildung von Chlorwasserstoff sowie Aluminiumoxidchloriden, die in einem geschlossenen System zu einem Druckanstieg bzw. Ausfällungen führen können. Der Gesamtdruck über schwach basischen NaCl-AlCl3-Schmelzen wird durch eine hohe HCl-Löslichkeit herabgesetzt, sodass aus der Bilanz heraus ein Hydrolysegrad von ca. 50 % angenommen werden kann. Für die wassermengenabhängige Verfolgung des Druckes diente eine statische Methode mit einem Drucksensor. Der Oxidgehalt wurde voltammetrisch durch Titration mit TaCl5 und die HCl-Löslichkeit durch eine Elutionsmethode ermittelt. Für Informationen zum Lösungszustand der Hydrolyseprodukte wurden 1H- und 27Al-NMR-Spektren von hydrolysierten Schmelzen aufgenommen.
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Gelové polymerní elektrolyty pro elektrochromní prvky / Gel Polymer Electrolytes for Electrochromic DevicesKrejza, Ondřej January 2009 (has links)
Předkládaná práce se zabývá výzkumem nových materiálů a metod přípravy gelových polymerních elektrolytů (GPE) na bázi methakrylátů, které lze zejména vzhledem k jejich mechanickým vlastnostem s výhodou využít při konstrukci elektrochromních (EC) prvků.
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Aluminium oxide - poly(ethylene-co-butylacrylate) nanocomposites : synthesis, structure, transport properties and long-term performanceNordell, Patricia January 2011 (has links)
Polymer nanocomposites are promising materials for dielectrical use in high voltage applications and insulations. This work presents a study of nanocomposites based on poly(ethylene-co-butyl acrylate) with two different comonomer compositions and two different aluminium oxide nanoparticles. The nanoparticles were either untreated, or surface-treated with two different silanes, aminopropyl triethoxy silane and octyltriethoxy silane. The best level of dispersion was found for the polymer with 13 wt. % of butyl acrylate (EBA-13) whereas the low melt viscosity of the polymer with 28 wt. % of butyl acrylate (EBA-28) resulted in insufficient mixing with uneven dispersion as a result. Octyltriethoxy silane-treated particles were best dispersed in the polymer. The nanoparticles acted as nucleation agents in EBA-28, increasing the crystallization temperature by several degrees. Studies of the water uptake in the nanocomposite materials showed the effect of the enormous interfacial surfaces and great number of polar groups present on the nanoparticle surfaces. For the well-dispersed nanomaterials, the water sorption data could be modeled by a single Fickian equation, whereas materials that contained a sizeable fraction of large nanoparticle agglomerates showed a two stage sorption process, first a fast process associated with the saturation of the polymer phase and second, a slow diffusion process due to water sorption of large particle agglomerates. The long-term performance and interaction between the nanoparticles and the phenolic antioxidant (Irganox 1010) was investigated by differential scanning calorimetry in order to assess the oxidation induction time (OIT); the latter being proportional to the concentration of efficient antioxidant. It was found that the stabilizer was adsorbed to the untreated Al2O3 nanoparticles, resulting in a significant reduction in OIT. However, silanization of the nanoparticles resulted in an increase in OIT, compared to the materials containing untreated particles. Furthermore, it was shown that the stabilizer was not irreversibly adsorbed to the particles, allowing a gradual release of stabilizer with ageing time. / Polymera nanokompositer är lovande material för användning som dielektriskt material inom högspänningsområdet. I detta arbete studeras nanokompositer framställda av två olika sampolymerer av eten och butylakrylat (EBA-13 med 13 vikt% butylakrylat samt EBA-28 med 28 vikt% och två olika typer av nanopartiklar av Al2O3. Nanopartiklarna användes antingen som obehandlade eller efter silanisering med aminopropyltrietoxysilan- eller oktyltrietoxysilan. Den bästa partikeldispergeringen observerades för de material som baserats på EBA-13 medan den låga smältviskositeten hos EBA-28 resulterade i låga skjuvkrafter under kompounderingen och en observerat ojämn dispergering och förekomst av mikrometerstora agglomerat. Partiklar som silaniserats med oktyltrietoxysilan var lättast att dispergera. Nanopartiklarna fungerade som kärnbildare i EBA-28 vilket medförde en höjning av kristallisationstemperaturen. Vattensorptionsstudier demonstrerade dels effekten av den stora specifika gränsytan mellan partikel och matris och dels av förekomst av polära grupper lokaliserade till nämnda gränsyta. Kompositer med väldispergerade partiklar uppvisade en enkel Ficksk sorptionsprocess medan de material som innehöll en betydande mängd stora agglomerat påvisade en tvådelad process. Den första processen var kopplad till mättningen av polymermatrisen och den andra kunde länkas till vattenupptaget i de stora agglomeraten. Vidare undersöktes långtidsegenskaperna hos nanokompositerna, samt om det fanns någon växelverkan mellan nanopartiklar och en fenolbaserade antioxidant (Irganox 1010). DSC användes för att bestämma induktionstiden för oxidation (OIT) vilket är ett mått på koncentrationen av aktiv fenolisk antioxidant. Det framgick det att Irganox 1010 adsorberades på nanopartiklarna, vilket ledde till en minskning av OIT. Det framgick även att de material som innehöll silaniserade nanopartiklar hade högre OIT jämfört material med obehandlade partiklar. Antioxidanten var däremot inte irreversibelt bunden till nanopartiklarna, utan frigjordes från deras ytor och blev aktiv under åldringen. / QC 20110128
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Additive Fertigung von Keramiken mittels Mikrofluidik und elektrophoretischer AbscheidungVogt, Lorenz 14 January 2021 (has links)
In dieser Dissertation wurde untersucht, inwieweit die Kombination von Mikrofluidik mit elektrophoretischer Formgebung zur additiven Herstellung von Keramikbauteilen genutzt werden kann. Mit Verfahren der Mikrofluidik sollten räumliche Strukturierung und Materialdifferenzierung erfolgen, während die elektrophoretische Abscheidung für die Ausbildung einer homogenen Mikrostruktur sorgt. Es wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, die eine kontrollierte elektrophoretische Abscheidung von Keramikpartikeln, die durch eine Hohlelektrode zugeführt werden, auf porösen Membranen ermöglicht. Die Anlage bietet – im Unterschied zu bereits beschriebenen Verfahren – das Potenzial für eine hochgradige Parallelisierung und Multimaterialdruck. Schließlich wurden Finite-Elemente-Modelle zur Feldverteilung und zur Partikelbewegung entwickelt, mit denen die experimentellen Ergebnisse verglichen wurden. Bei den Versuchen traten viele in ihrem Ausmaß nicht erwartete Phänomene auf: elektrohydrodynamische Effekte und nichtelektrisch verursachte Strömungen des Lösungsmittels, die die Ausbeute und Reproduzierbarkeit sowie die Eigenschaften der abgeschiedenen Strukturen verschlechterten, was zusätzlichen Untersuchungen notwendig machte. In Ethanol wurden relevante Abscheideparameter systematisch variiert und die Struktur und das Gefüge der abgeschiedenen Al2O3-Partikel methodisch analysiert.
Die Arbeit war Teil eines von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sachbeihilfe-Projekts (KU 1327/10-1 | RA 614/7-1).:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 7
2 Stand der Forschung 8
2.1 Stand der Forschung additive Fertigung keramischer Bauteile 8
2.1.1 Feedstockbasierte additive Fertigungsverfahren 9
2.1.2 Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren: 10
2.1.3 Schlickerbasierte additive Fertigungsverfahren 11
2.2 Stand der Forschung elektrophoretische Abscheidung 12
2.3 Stand der Forschung Dielektrophorese 15
2.4 Stand der Forschung EHD-Effekt 16
3 Methodisches Vorgehen 19
3.1 Allgemeiner Aufbau 19
3.2 Elektroden 22
3.3 Lösungsmittel 24
3.4 Abscheidemembranen 25
3.5 Partikel und Suspensionen 27
3.6 Durchführung der Depositionsexperimente 30
3.7 Analyse der abgeschiedenen Strukturen 32
3.7.1 Konfokale 3D Laserscanningmikroskopie (CLSM) 32
3.7.2 Dynamische Differenzkalorimetrie und Thermogravimetrie (DSC/TGA) 33
3.7.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Varianzanalyse 33
4 Computersimulationen 35
5 Experimentelle Ergebnisse 41
5.1 Untersuchung des EHD-Effekts 41
5.2 Abscheidung mit verschiedenen Lösungsmitteln und Partikeln 45
5.3 Abscheidung von PEI-Aluminiumoxidpartikeln in Ethanol 51
5.4 DSC-TGA einer bedruckten Membran 60
5.5 Varianzanalyse der Gefügehomogenität elektrophoretisch abgeschiedener
Proben 63
6 Zusammenfassung und Ausblick 66
7 Quellenverzeichnis 69
8 Formelverzeichnis 78
9 Tabellenverzeichnis 78
10 Abbildungsverzeichnis 79
11 Anhang 83 / In this dissertation it was examined to what extent the combination of microfluidics with electrophoretic shaping can be used for the additive manufacturing of ceramic components. The spatial structuring and material differentiation should take place using microfluidic methods, while the electrophoretic deposition ensures the formation of a homogeneous microstructure. A test facility was set up that enables controlled electrophoretic deposition of ceramic particles, which are fed through a hollow electrode, onto porous membranes. In contrast to known processes, the system offers the potential for high-quality parallelization and multi-material printing. Finally, finite element models for field distribution and particle movement were developed, with which the experimental results were compared. During the experiments, many phenomena that were not expected occurred: electrohydrodynamic effects and non-electrically induced solvent flows, which reduced the yield and reproducibility as well as the properties of the deposited structures, that made additional studies necessary. We systematically varied relevant deposition parameters in the solvent ethanol and the microstructure of the deposited Al2O3 particles was methodically analyzed.
The work was part of a research grant project funded by the German Research Foundation (KU 1327 / 10-1 | RA 614 / 7-1).:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 7
2 Stand der Forschung 8
2.1 Stand der Forschung additive Fertigung keramischer Bauteile 8
2.1.1 Feedstockbasierte additive Fertigungsverfahren 9
2.1.2 Pulverbasierte additive Fertigungsverfahren: 10
2.1.3 Schlickerbasierte additive Fertigungsverfahren 11
2.2 Stand der Forschung elektrophoretische Abscheidung 12
2.3 Stand der Forschung Dielektrophorese 15
2.4 Stand der Forschung EHD-Effekt 16
3 Methodisches Vorgehen 19
3.1 Allgemeiner Aufbau 19
3.2 Elektroden 22
3.3 Lösungsmittel 24
3.4 Abscheidemembranen 25
3.5 Partikel und Suspensionen 27
3.6 Durchführung der Depositionsexperimente 30
3.7 Analyse der abgeschiedenen Strukturen 32
3.7.1 Konfokale 3D Laserscanningmikroskopie (CLSM) 32
3.7.2 Dynamische Differenzkalorimetrie und Thermogravimetrie (DSC/TGA) 33
3.7.3 Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Varianzanalyse 33
4 Computersimulationen 35
5 Experimentelle Ergebnisse 41
5.1 Untersuchung des EHD-Effekts 41
5.2 Abscheidung mit verschiedenen Lösungsmitteln und Partikeln 45
5.3 Abscheidung von PEI-Aluminiumoxidpartikeln in Ethanol 51
5.4 DSC-TGA einer bedruckten Membran 60
5.5 Varianzanalyse der Gefügehomogenität elektrophoretisch abgeschiedener
Proben 63
6 Zusammenfassung und Ausblick 66
7 Quellenverzeichnis 69
8 Formelverzeichnis 78
9 Tabellenverzeichnis 78
10 Abbildungsverzeichnis 79
11 Anhang 83
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