Stabilität und Alterungsprozesse
Aufklärung von Degradationsmechanismen in Batteriematerialien, Katalysatorschichten, Membranen und optoelektronischen Bauteilen
Korrelation von strukturellen Veränderungen (z. B. Phasenumwandlungen, Porenstruktur, Defekte) mit Funktionsverlusten
Einsatz von Langzeit- und beschleunigten Alterungstests in Kombination mit operando-Methoden
Entwicklung von Stabilitätskriterien und Designregeln für neue Materialien
Enge Verknüpfung mit Nachhaltigkeits- und Sicherheitsbewertung
GEGENSTAND UNSERER FORSCHUNG
Verhalten von Nanomaterialien unter Belastung: Degradation, Lebensdauer und Versagensmechanismen
ZIEL
Wir klären auf, wie Belastungen Struktur und Funktion nanostrukturierter Materialien verändern, leiten daraus Design- und Betriebsstrategien für Lebensdauer und Zuverlässigkeit ab und speisen dieses Wissen in die NETZ-Forschungsbereiche zurück.
HIGHLIGHTS
- Aufklärung von Degradationsmechanismen in Batteriematerialien, Katalysatorschichten, Membranen und optoelektronischen Bauteilen.
- Korrelation von strukturellen Veränderungen (z. B. Phasenumwandlungen, Porenstruktur, Defekte) mit Funktionsverlusten.
- Einsatz von Langzeit- und beschleunigten Alterungstests in Kombination mit operando-Methoden.
- Entwicklung von Stabilitätskriterien und Designregeln für neue Materialien.
- Enge Verknüpfung mit Nachhaltigkeits- und Sicherheitsbewertung.
ALTERUNG VON ELEKTRODEN UND KATALYSATOREN
In elektrochemischen Systemen führen Korrosion, Umstrukturierung und Verlust aktiver Zentren zu Leistungsverlusten. Wir untersuchen, wie sich solche Alterungsprozesse in Batterieelektroden, Elektrolytkontakten und (Elektro-)katalysatoren abspielen, und entwickeln Strategien, um diese durch Material- und Prozessdesign zu verlangsamen.
In elektrochemischen Systemen führen Korrosion, Umstrukturierung und Verlust aktiver Zentren zu Leistungsverlusten. Wir untersuchen, wie sich solche Alterungsprozesse in Batterieelektroden, Elektrolytkontakten und (Elektro-)katalysatoren abspielen, und entwickeln Strategien, um diese durch Material- und Prozessdesign zu verlangsamen.
MEMBRANEN, POLYMERE UND HYBRIDE MATERIALIEN
Polymere und Komposite reagieren auf mechanische, chemische und thermische Belastungen oft mit Quellung, Versprödung oder chemischer Degradation. Im NETZ werden Alterungsprozesse in Membranen und Hybridmaterialien systematisch untersucht, etwa in Kontakt mit Wasser, Schadstoffen oder reaktiven Gasen. Ziel ist es, Lebensdauer und Nutzungssicherheit zu erhöhen.
Polymere und Komposite reagieren auf mechanische, chemische und thermische Belastungen oft mit Quellung, Versprödung oder chemischer Degradation. Im NETZ werden Alterungsprozesse in Membranen und Hybridmaterialien systematisch untersucht, etwa in Kontakt mit Wasser, Schadstoffen oder reaktiven Gasen. Ziel ist es, Lebensdauer und Nutzungssicherheit zu erhöhen.
LANGZEITSTABILITÄT OPTOELEKTRONISCHER BAUTEILE
Solarzellen, LEDs und andere optoelektronische Bauteile zeigen häufig komplexe Degradationsverläufe, bei denen mehrere Mechanismen zusammenwirken. Durch kombinierte elektrische, optische und strukturelle Charakterisierung – möglichst unter realitätsnahen Bedingungen – entwickeln wir Modelle, die Degradationspfade beschreiben und helfen, sie zu vermeiden.
Solarzellen, LEDs und andere optoelektronische Bauteile zeigen häufig komplexe Degradationsverläufe, bei denen mehrere Mechanismen zusammenwirken. Durch kombinierte elektrische, optische und strukturelle Charakterisierung – möglichst unter realitätsnahen Bedingungen – entwickeln wir Modelle, die Degradationspfade beschreiben und helfen, sie zu vermeiden.
Beteiligte Arbeitsgruppen
Prof. Dr. Gabi Schierning
Thermische und strukturelle Stabilität funktionaler Materialien