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Information für die Wissenschaft Nr. 43 | 17. Juli 2009
Schwerpunktprogramm 1299: "Adaptive Oberflächen für Hochtemperatur-Anwendungen - Das "Haut"-Konzept"

Metallische und keramische Werkstoffe werden in der Regel als "tote" Materie betrachtet. Insbesondere bei erhöhten und hohen Temperaturen von etwa 400 bis 1100 Grad Celsius besitzen maßgeschneiderte Werkstoffoberflächen jedoch das Potenzial, wie lebende Hautsysteme auf ihre Umwelt mit spezifischen Eigenschaften zu reagieren - und somit einem technischen Bauteil zu besonderen Funktionalitäten zu verhelfen.

Zu den Eigenschaften, die aus einer aktiven Reaktion auf Umgebungseinflüsse bei hohen Temperaturen resultieren können, gehören

  • die Ausbildung einer definierten Oberflächenmikrostruktur durch lokale oder integrale Schwellung/Schrumpfung, die unter anderem den Gasströmungswiderstand beeinflussen kann ("Haifischhauteffekt"),
  • der Aufbau von Schutzfunktionen gegen Wärmedurchtritt und chemischen Angriff,
  • die Selbstreinigung beziehungsweise Abstoßung von Ablagerungen durch mikrostrukturelle und/oder chemische Effekte,
  • die "Atmung" beziehungsweise "Transpiration" durch Membranfunktionen (Aufnahme beziehungsweise Abgabe von Schmierstoffen, das Freisetzen von Depotphasen, selektiver Durchtritt von Elementen beziehungsweise Verbindungen),
  • die Erfassung von physikalischen und chemischen Parametern (Druck, Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit, Barrierewirkung beziehungsweise Unversehrtheit, chemische und physikalische Indikatorfunktionen),
  • die Regeneration (Selbstheilung) von Oberflächen bei Schädigungen.

Alle diese Eigenschaften lassen sich durch vorbereitende chemische und/oder physikalische Oberflächenbehandlung mit einer anschließenden betrieblichen Exposition bei hohen Temperaturen ("Hochtemperaturaktivierung") erreichen. Dabei führt die Herstellung von Precursorsystemen für den Hochtemperaturaktivierungsprozess über eine generelle oder mikro-/ nanostrukturierte Modifizierung der Zusammensetzung beziehungsweise Geometrie der Werkstoffoberflächen und/oder -randzonen durch selektive Gasphasenreaktionen (zum Beispiel innere Oxidation, Chlorierung), Mikrolegieren, Ionenimplantation, Sputtern, PVD, CVD, thermisches Spritzen und andere Depositionsverfahren (maskiert, räumlich gesteuert, zeitgesteuerte beziehungsweise gepulste, lokale und globale Variation der physikalisch chemischen Prozessparameter).

Die wichtigsten Ziele des Schwerpunktprogramms sind:

  • die Erarbeitung der wissenschaftlichen Grundlagen zur Herstellung adaptiver ("lebender") Oberflächen mit unterschiedlichen Funktionalitäten für Hochtemperaturanwendungen durch vorbereitende Oberflächenmodifizierung und anschließende Hochtemperaturaktivierung,
  • die Entwicklung von Strategien und Methoden zum dauerhaften Erhalt der Funktionalitäten beim Hochtemperatureinsatz.

Nicht gefördert werden können Projekte, die eine Funktionalisierung von Oberflächen ohne Hochtemperaturaktivierung zum Ziel haben oder beabsichtigen, die Eigenschaften bereits bestehender Werkstoffoberflächensysteme zu charakterisieren.

Um eine möglichst enge Vernetzung zwischen verschiedenen Fachrichtungen zu erreichen, werden Kooperationsanträge begrüßt, die interdisziplinären Charakter besitzen. Entsprechend sind insbesondere Ingenieurwissenschaftler und Naturwissenschaftler zur Antragstellung aufgerufen. Des Weiteren werden Anträge begrüßt, die eine enge Verzahnung zur Industrie erkennen lassen. Gemeint sind sachlich und zeitlich definierte Kooperationen zwischen Universitäten und Industrieunternehmen oder anderen Anwendern, die der Umsetzung und Überprüfung der prinzipiellen Realisierbarkeit von Ergebnissen und Erkenntnissen der wissenschaftlichen Grundlagenforschung in der Praxis dienen (Erkenntnistransfer).

Anträge für den zweiten und letzten dreijährigen Zeitraum sollten in 2-facher schriftlicher Ausfertigung sowie in elektronischer Form auf CD-ROM mit allen Anlagen möglichst früh, spätestens bis zum 18. September 2009 bei der Geschäftsstelle der Deutschen Forschungsgemeinschaft, Kennedyallee 40, 53175 Bonn, z.Hd. Frau Dr.-Ing. Xenia Molodova, unter dem Kennwort "SPP 1299/2" "Adaptive Oberflächen für Hochtemperatur-Anwendungen" eingegangen sein.

 

Weiterführende Informationen

Ansprechpartnerin bei der DFG:

  • Dr.-Ing. Xenia Molodova,
    Gruppe Ingenieurwissenschaften,
    Tel. +49 228 885-2374,
    Xenia.Molodova@dfg.de

Fachliche Fragen beantwortet der Koordinator des Schwerpunktprogramms:

  • Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens,
    BTU Cottbus,
    Tel. +49 355 69-2815,
    leyens@tu-cottbus.de

 

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