Nanometallurgy of nonferrous metals

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

In den letzten Jahrzehnten wurden intensive Entwicklungen im Bereich der Nanometallurgie durchgeführt. Der größte Teil davon betrifft die Miniaturisierung von Geräten und die Verbesserung ihrer Leistung bei gleichzeitiger Verringerung ihres Volumens. Darüber hinaus werden auch neue Anwendungen im Bereich des Umweltschutzes und der Medizin, wie Sensoren und Filter, erforscht. Der Hauptgrund für diese Entwicklung liegt in den Oberflächeneigenschaften, die bei nanometrischen Materialien deren Eigenschaften stärker beeinflussen können. So kann beispielsweise die elektrische Leitfähigkeit von nanometrischen Cu-Drähten, die mit Graphen beschichtet sind, erhöht werden. Der Widerstand in reinen Nanomaterialien ¿ wie z. B. Cu ND (Nanodraht) ohne Beschichtung - erhöht sich jedoch aufgrund der Oberflächeneffekte. Zudem liegt mit der Schmelzpunktsenkung ein weiterer klassischer Effekt im Nanomaßstab. Die vorliegende Arbeit zielt darauf ab, Degradationseffekte im Nanomaßstab zu untersuchen, indem beobachtet wird, wie sich Cu-Nanodrähte (ND) verhalten, wenn sie einer kalten Plasmaumgebung ausgesetzt werden. Dabei zeigte sich ein starker Oxidationseffekt. Nanodrähte wurden auch in einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) erhitzt, wobei ein unerwarteter Sublimationseffekt eintritt. Das In-situ-Legieren im TEM fand ebenfalls Einsatz, indem eine binäre Kombination aus einer Al-Lamelle von Nanomaterialien mit Cu ND und Au Nanopartikeln (NP) gemeinsam erhitzt wurden. Für die Materialcharakterisierung kamen Techniken wie die Elektronenbeugung mit ausgewählter Fläche (SAED), hochauflösende atomare Bildgebung, Hellfeld (BFTEM) und Hochwinkel-Dunkelfeld (HAADF) zum Einsatz. Mithilfe der elektronendispersiven Spektroskopie (EDS) erfolgte eine Analyse der Zusammensetzung im Verlauf der Experimente. Die In-situ-Erhitzung wurde mithilfe eines mikroelektromechanischen Systems (MEMS) in Form eines Silizium-E-Chips erreicht. Je nach den untersuchten Phänomenen kamen verschiedene Heizprogramme zur Anwendung. Für Sublimationsexperimente erfolgten Heizrampen im Temperaturbereich von 600 °C bis 850 °C. Bei den Nanolegierungsexperimente richteten sich die verwendeten Temperaturen nach dem Legierungssystem, z. B. wurde das Al/Cu-System bei 750 °C geschmolzen und 5 Minuten lang bei 440 °C geglüht. Die Schmelztemperatur für das ein untersuchtes Al/Au-System lag bei 800 °C und die Glühtemperatur bei 250 °C für eine Dauer von 2 h.

Details

Titel in ÜbersetzungNanometallurgie von Nichteisenmetallen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023