Karl Franzens University Graz
Graz University of Technology
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Karl Franzens University Graz | Graz University of Technology | |
Nanoporöse Metalle: Funktionelle Eigenschaften und Grenzflächenphänomene Da die Eigenschaften der kondensierten Materie durch die elektronische Bandstruktur bestimmt werden, sind sie in Raumladungszonen an Oberflächen abhängig von der Ladungsdichte. Es ist denkbar, dass man sich diesen Effekt zu nutze machen kann, um in metallischen Nanostrukturen durch Aufladen der Oberflächen reversible Änderungen der makroskopischen Eigenschaften zu induzieren. Metalle mit einer nanoskaligen Porenstruktur stellen die erforderlichen, extrem hohen Werte des volumen- oder massenspezifischen Oberflächeninhalts zur Verfügung. Ein Schwerpunkt des Vortrags betrifft die Prozesse bei der Herstellung solcher Materialien durch Legierungskorrosion. Das eingangs genannte Konzept wird dadurch bestätigt, dass durch Elektrolyt benetzte nanoporöse Metalle als Funktion des Elektrodenpotentials eine reversible Ausdehnung bzw. Kontraktion aufweisen, wobei erhebliche Amplituden und mechanische Energiedichten erzielt werden. Obwohl sich diese Materialien also ganz ähnlich verhalten wie Piezokeramiken, beruht ihre Dehnung auf einem völlig unterschiedlichen Prinzip, dessen Betrachtung den zweiten Schwerpunkt des Vortrags darstellt. Die lokale Änderung der Ladungsverteilung an der Metalloberfläche modifiziert hier die Bindungskräfte. Das Kräftegleichgewicht erfordert eine kompensierende Spannung im Kristallgitter, und damit eine Dehnung, deren makroskopisches Mittel beobachtet wird. Hier interessieren insbesondere die Beschreibung der mechanischen Gleichgewichte im Kontinuumsbild sowie die mikroskopischen Mechanismen hinter der Änderung von Bindungskräften in Raumladungszonen an Metalloberflächen. In aktuellen Arbeiten wird hierzu gute, teilweise quantitative, Übereinstimmung zwischen dem Experiment und der Modellierung mit ab initio Methoden erreicht. |