Keramische Schichtarchitekturen mit abwechselnden Materialien und gezielt eingestelltem internen Gefüge haben sich als besonders effektiv hinsichtlich der Optimierung des mechanischen Verhaltens von Hochleistungskeramiken erwiesen. Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen den kombinierenden Multi-Material-Regionen, werden abwechselnde Zug- als auch Druckeigenspannungen nach dem Abkühlen von der Sintertemperatur eingestellt. In Schichtdesigns mit maßgeschneiderten Druckeigenspannungen an den Oberflächenregionen kann eine wesentliche Erhöhung der mechanischen Festigkeit erzielt werden. In Anwendungen wo hingegen eine hohe Schadenstoleranz gefragt ist, können die Schichten die unter Druckeigenspannungen stehen in der Schichtarchitektur eingebettet werden, sodass es zu einem erwünschten Rissstopp von fortschreitenden Oberflächenrissen kommen kann. Zusätzlich zu den Designstrategien von Architekturen keramischer Laminate, konnte in neueren Forschungsarbeiten eine gezielte Verbesserung der Schadenstoleranz von Aluminiumoxid-basierenden Laminaten durch Texturierung des Gefüges in die [0001] Basal-Richtung, welche auf energiefreisetzenden Ablenkungsmechanismen der Risse während des Bruchvorganges zurückzuführen ist, nachgewiesen werden. Dieser Ansatz ermöglicht es die Bauweise von natürlichen Materialien, wie dieser einer Muschel, nachzuahmen und kann dem bioinspirierten Designkonzept zugeordnet werden.
Jedoch wurde das Bruchverhalten und die dahinterstehenden Mechanismen von keramischen Aluminiumoxid-basierenden texturierten Laminaten noch nicht vollständig verstanden. In dieser Arbeit, wurden die Bruchzähigkeiten von individuellen texturierten Aluminiumoxid-Körnern und Korngrenzen in der Mikroebene durch Cantilever-Biegeversuchen weitgehend untersucht. Diese Untersuchungen können wesentlich zum Verständnis des makroskopischen Bruchvorganges von Aluminiumoxid-basierenden Laminaten mit texturiertem Gefüge beitragen. Des Weiteren wurde das Hertz’sche Kontaktschädigungsverhalten von solchen keramischen texturierten Schichtarchitekturen mit den damit verbunden oberflächennahen Schädigungsmechanismen erforscht. Das Hochtemperaturbruchverhalten von keramischen Laminaten mit texturiertem Gefüge wurde im Rahmen von uniaxialen Biegeversuchen bis zu Temperaturen von 1200 °C studiert, welches sehr wesentlich für die Anwendung solcher im Hochtemperatursektor wäre.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass solch Aluminiumoxid-basierende 2D-Schichtarchitekturen (plane Schichten hergestellt mittels Tape Casting) zwar sehr hohes Potential hinsichtlich dem Design von mechanisch-resistenten oder schadenstoleranten Systemen aufweisen, die Erweiterung des Multi-Material-Konzeptes mit Eigenspannungen an Komponenten mit komplexer Geometrie wurde bis dahingehend noch nicht erreicht. Deshalb wird in weiterer Folge das Potential zum Designen von Aluminiumoxid-basierenden 3D-Multi-Material-Architekturen mittels stereolithographischem Druck und deren mechanische Performance weitgehend beurteilt. Die Erhöhung der mechanischen Festigkeit von 3D-gedrucktem Aluminiumoxid durch das Einbetten von Aluminiumoxid-Zirkonoxid-Schichten zwischen Aluminiumoxid-Außenschichten unter Druckeigenspannungen in einem Multi-Material-Laminat wird erforscht. Des Weiteren wird das Thermoschockverhalten von Multi-Material-Keramiken mit internen Aluminiumoxid-(Schutz)schichten unter Druckeigenspannungen untersucht. Basierend auf dieses schadenstolerante Konzept, kann erstmalig ein geometrisch-komplexer Demonstrator (Keramik-Turbinenschaufel) unter Anwendung der Multi-Materialtheorie entwickelt und eine Effektivität zum Stoppen von Thermoschockrissen nachgewiesen werden.