Synthese- und Präparationsinfrastruktur
- Chemielabore
Voll ausgestattete Chemielabore (70 m² + 20 m²) mit neun Abzügen für nasschemische Synthese und Probenpräparation.
- Arbeiten unter Schutzatmosphäre
Zwei Inertgas-Gloveboxen, eine für die Synthese und eine für Hochreinheitsprozessierung und Charakterisierung (Laminarströmung, integriertes AFM).
- Thermische Prozessierung
Ein breites Spektrum an Laboröfen unterschiedlicher Geometrien und Spezifikationen bis 1600 °C, betreibbar an Luft oder unter definierten Atmosphären (Inertgas: Stickstoff oder Argon, Sauerstoff).
- Rohröfen bis 1500 °C, horizontal, ein- und mehrzonig, mit Gasanschluss (Thermconcept ROC 85/450/13-3z, dreizonig, mit Anschlüssen für Inertgas, Sauerstoff und Formiergas; Thermconcept ROC 75/450/15; Carbolite MTF 12/38/250 bis 1200 °C)
- Muffelöfen bis 1400 °C, davon einer mit der Möglichkeit zum Sintern unter Gasatmosphäre (4 × Nabertherm bis 1100 °C; Nabertherm P330 bis 1200 °C)
- Hochtemperaturöfen bis 1600 °C, darunter ein Klappofen (Split-Hinge) zum schnellen Beladen (Carbolite-Gero RE-O 230/3 bis 1600 °C; Nabertherm RSH 50/250/13 bis 1300 °C, geteilte Bauweise)
- Kristallzüchtung
Bridgman-Ofen zur Einkristallzüchtung bis 1350 °C unter Inertgas oder Sauerstoff.
- Hochdrucksynthese
Hochdruck-Laborreaktor (Autoklav) mit Prozessdatenerfassung (Berghof BR-300 mit BTC-3000-Datenlogger).
- Pulver- und Probenpräparation
Uniaxiales und isostatisches Pressen zur Herstellung von Grünkörpern (verschiedene uniaxiale Pressen; isostatische Presse Hofer 500-0,25).
Mahlen, Separieren und Polieren (Planetenkugelmühle Retsch PM100CM; Poliermaschine Struers TegraForce-5; Zentrifugen Hettich 320 R und Heraeus Labofuge 400e).
- Dünnschicht- und Beschichtungstechnik
Physikalische Gasphasenabscheidung von Metallen und organischen Molekülen (thermische Verdampferquelle Kurt J. Lesker Spectros 150, 30–1200 °C; Sputter-Coater Cressington 208 HR; MBRAUN EVAP).
- Feldunterstütztes Sintern
Selbst entwickelte Aufbauten für elektrisch feldunterstütztes und ultraschnelles Sintern.
- Flash-Sintern: elektrisch bis 1500 V und 6 A. Zwei Probenhalter: einer innerhalb eines Dilatometers (Netzsch DIL 402 Select Expedis, Raumtemperatur bis 1600 °C) mit In-situ-Verfolgung der Verdichtung; ein zweiter Aufbau in einem Splitofen mit In-situ-Infrarotbildgebung (Fluke RSE600) der Probenoberfläche.
- Ultraschnelles Hochtemperatursintern (UHS): Aufbau zum Sintern unter Argonatmosphäre mit Heizraten in der Größenordnung von 10⁴ K/min und Spitzentemperaturen von >2000 °C.
- Gefriergießen (Freeze Casting)
Ein selbst entwickelter Aufbau zur Herstellung gefriergegossener Materialien und keramischer Grünkörper. Durch Gefriertrocknung entstehen charakteristische Strukturen mit vertikalen oder radialen porösen Kanälen, je nach Gefrierrichtung.
Materialcharakterisierung
- Struktur- und Phasenanalyse
Röntgenbeugung zur Phasenidentifikation und Strukturbestimmung an Pulvern und Massivproben (Malvern Panalytical Empyrean; Bruker D2 Phaser).
- Mikroskopie und Bildgebung
Abbildung von Morphologie und Mikrostruktur vom Millimeter- bis zum Nanometerbereich (Digitalmikroskop Keyence VHX-7000; Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop Philips XL30; Rasterkraftmikroskope Asylum Research MFP-3D und NT-MDT Ntegra). Transmissionselektronenmikroskopie steht über das Interdisziplinäre Centrum für Analytik im Nanobereich (ICAN) der Universität zur Verfügung.
- Kalorimetrie
Dynamische Differenzkalorimetrie und adiabatische Kalorimetrie im Bereich von −170 °C bis 400 °C (Netzsch DSC 300 Caliris Classic; Linseis Chip-DSC 100 bis 400 °C; selbst entwickeltes adiabatisches Kalorimeter mit Option zur elektrokalorischen Messung, −170 °C bis +170 °C).
- Thermophysikalische Eigenschaften
Bestimmung von Temperaturleitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und thermischer Ausdehnung bis 1600 °C (Laserflash-Analyse Netzsch LFA 467 HyperFlash; Dilatometer Netzsch DIL 402 Select Expedis, Raumtemperatur bis 1600 °C).
- Dichte- und Partikelgrößenanalyse
Bestimmung der Reindichte (Skelettdichte) und der Partikelgrößenverteilung von Pulvern (Helium-Pyknometer Porotec Pycnomatic ATC; Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysator Cilas 1064).
- Hochtemperatur optische Mikroskopie
Optische Probenanalyse in geschlossener Kammer unter kontrollierten Heizraten (Linkam Kammer, Raumtemperatur bis 1200 °C kombiniert mit Keyence VHX-7000)
Elektrische Charakterisierung
- Dielektrische und Impedanzspektroskopie
Breitband-Impedanz- und dielektrische Spektroskopie zur Bestimmung von Permittivität (bis 1 MHz), Leitfähigkeit und Relaxationsverhalten (Solartron ST 1260 Impedanz-/Verstärkungs-Phasen-Analysator mit dielektrischer Schnittstelle 1296; Hewlett-Packard 4192A Impedanzanalysator). Der Impedanz-Messaufbau ist mit zwei selbst gebauten Probenhaltern ausgestattet, die den Bereich von der Temperatur flüssigen Stickstoffs bis in den Hochtemperaturbereich abdecken: ein Tieftemperaturhalter (77 K bis 450 K) und ein Hochtemperaturhalter, der in einem Rohrofen betrieben wird (konstruktionsbedingt Raumtemperatur bis 1200 °C).
- Ferroelektrische und piezoelektrische Messungen
Aufnahme von Polarisations- und Dehnungshysteresekurven sowie von Kleinsignalparametern ferro- und piezoelektrischer Materialien (aixACCT TF Analyzer 2000 für piezoelektrische, ferroelektrische und Impedanzmessungen; TREK PD05034 Hochspannungsverstärker).
- Direkte und indirekte elektrokalorische Messungen
Die indirekte Messung des elektrokalorischen Effekts erfolgt mit dem aixACCT TF Analyzer 2000.
Direkte Messungen werden mit einem vollständig selbst gebauten adiabatischen Kalorimeter durchgeführt.
- Magnetoelektrische Charakterisierung
Vollständig selbst entwickelter Aufbau zur Messung des direkten magnetoelektrischen Effekts unter kombinierter magnetischer und mechanischer Vorspannung. Statisches Magnetfeld bis 1,5 T, mechanische Druckvorspannung bis 20 kN, magnetisches Wechselfeld von ca. 30 Hz bis 100 kHz.
Mechanische Charakterisierung
- Quasistatische Prüfung
Zug-, Druck- und Biegeversuche über einen weiten Lastbereich (Universalprüfmaschine Shimadzu AG-X plus, 20 kN; hydraulischer Lastrahmen Walter + Bai, 300 kN).
- Bruchmechanik und hochauflösende Verschiebungsmessung
Bestimmung der Bruchzähigkeit mit einer Verschiebungsauflösung im Submikrometerbereich, unterstützt durch faseroptische Interferometrie (selbst gebauter Bruchzähigkeitsprüfstand mit Submikrometer-Verschiebungsmessung; faseroptisches Wegmesssystem von Attocube).
Baustoffe
- Frischmörtel, Frischbeton und Erhärtungsverhalten
Rheologische Charakterisierung frischer mineralischer Baustoffe sowie Überwachung von Schwinden und Erstarren (Viskomat NT, Schleibinger; mobiles Rheometer eBT-V, Schleibinger; Schwindkegel, Schleibinger; Ultraschall-Multiplex-Prüfgerät IP-8, Ultratest).
- Probenkonditionierung
Trockenschränke bis 120 °C zur normgerechten Probenvorbehandlung und -lagerung (2 × Memmert, Tmax = 120 °C).
- Bitumen und bituminöse Bindemittel
Prüfung von Verformungs-, Fließ- und Tieftemperaturverhalten nach den einschlägigen Normverfahren (Duktilometer 41050, Straßentest OHG; Penetrometer, InfraTest Prüfsysteme; dynamisches Scherrheometer Anton Paar SmartPave 101; Biegebalkenrheometer, Coesfeld Materialtest).
