Fakultätsbericht 2016-2017 der Physikalisch-Astronomischen Fakultät

Forschung — 81 Abb. 2: Gefüge einer Li-C-Interkalationsverbindung, präpariert unter Ausschluss von Sauerstoff unter Verwendung absolut wasserfreier Lubrikanten. Trotz der enormen technischen Bedeutung des Materials ist dies das erste veröffentlichte Gefügebild . Legierungsentwicklung Grenz– und Oberflächen Bei fast allen Metallen, insbesondere aber bei Implantatmaterialien, stellt sich die Frage nach den korrosiven Eigenschaften, z.B. um die Le- bensdauer abschätzen bzw. toxische Effekte vermeiden zu können. Ein wichtiger Schritt dabei ist es, Charakterisierungsverfahren der obersten Schichten eines Werkstoffs weiterzuentwickeln. Am Lehrstuhl werden oberflächliche Konzentrati- onsprofile mit hoher Tiefenauflösung per Glimmentladungsspektroskopie bestimmt. Dane- ben wurden Präparationstechniken entwickelt, mit deren Hilfe man senkrecht zur Oberfläche entnommene Proben ohne Strahlungsschäden bis zum obersten Nanometer einem Werkstoff entnehmen und somit auch strukturelle Daten mit höchster Genauigkeit gewinnen kann. Innere Grenzflächen spielen bei den thermoelektrischen Materialien eine bedeutende Rolle. Das Entwick- lungsziel besteht darin, eine möglichst hohe elektrische Leitfähigkeit mit einer möglichst nied- rigen Wärmeleitfähigkeit zu kombinieren. Innere Grenzflächen können dabei zur Streuung von Phononen beitragen. Je nach Natur der Grenz- flächen treten aber weitere Effekte auf, weshalb sie gründlich charakterisiert werden müssen (s. Abb. 3). Abb. 3: Kohärente Grenzfläche in einem thermoelektri- schen Material, aufgenommen mit dem Transmissi- onselektronenmikroskop in Hochauflösung . Eine Umsetzung der genannten Methoden und Effekte erfolgt z.B. für thermoelektrische Materi- alien mit besonders hoher Effizienz. Zwei ther- moelektrische Materialien (ein n- und ein p- Halbleiter) können in einem Generator kombiniert werden und Wärme direkt in elektrischen Strom umwandeln. In einem laufenden DFG-Projekt wurde ein n-halbleitendes thermoelektrisches Material auf der Basis von Bi 2 Te 3 mit weiteren Legierungselementen und mit einem angepass- ten Erstarrungsverfahren so optimiert, dass die für n-Halbleiter weltweit beste Gütekennzahl er- reicht wurde. Legierungsentwicklung wird weiter- hin an Lotlegierungen, Anodenmaterial für Li- Ionenakkus und ausscheidungshärtbaren Alumi- niumlegierungen betrieben. Eine der Spezialitä- ten am Lehrstuhl ist die vollkommen sauerstoff- und wasserfreie metallographische Präparation von Proben zur Charakterisierung des Gefüges. Damit gelang es z.B. erstmalig, das Gefüge von Li-C-Legierungen sichtbar zu machen (Abb. 2). M. Drüe, M. Seyring, M. Rettenmayr, Phase Formation And Microstruc- ture in Lithium-Carbon Intercalation Compounds During Lithium Up- take and Release, Journal of Power Sources 353 (2017) 58-66 M. Seyring, A. Simon, I. Voigt, U. Ritter, M. Rettenmayr Quantitative Crystallographic Analysis of Individual Carbon Nanofibers Using High Resolution Transmission Electron Microscopy, Carbon 116 (2017)