Atomsondentomographie & 3D-Nanoanalytik

In Prof. Felfers Team werden neue Prozessmethoden entwickelt und durch tiefgreifende Charakterisierung das Verständnis von industriell relevanten Werkstoffen verbessert. Der Fokus liegt dabei auf der Weiterentwicklung von Geräten, aber auch der Technik und der Methodik der Materialuntersuchungen. Mit unserer Expertise in Atomsondentomographie (APT), rechnerunterstütztes Konstruieren (CAD), Feldionen Mikroskop (FIM), fokussierter ionen Strahl in Kombination mit einem Rasterelektronenmikroskop (FIB/SEM) und 3D Druck im Extrusionsverfahren untersuchen wir eine Vielzahl von Themen und Materialklassen, die für die Bereiche Atomobil, Energie, Geowissenschaften und Luft- und Raumfahrt wichtig sind. Wenn eine Forschungsfrage mit den derzeitigen Charakterisierungsmöglichkeiten nicht beantwortet werden kann, werden speziell hierfür neue Anlagebauteile, Teststationen, Transfersysteme oder auch ein ganzes Mikroskop konzipiert und aufgebaut. Die Forschungsschwerpunkte liegen auf der Wasserstoffversprödung, Analyse von Nanopartikeln mittels FIM, kosteneffektives 3D Drucken von Metallen und Charakterisierung von Werkstoffen für die Energietechnologien (z.B. Brennstoffzellen, neue Katalysatormaterialien).

Prof. Dr. Peter Felfer

Gruppenleiter Atomsondentomographie & 3D-Nanoanalytik

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Dr. Chandra Macauley

Gruppenleiterin Atomsondentomographie & 3D-Nanoanalytik

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Dr. Valentin Dalbauer

Postdoc

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Martina Heller, M. Sc.

Doktorandin

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Jan Josten, M. Sc.

Doktorand

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Benedict Ott, M. Sc.

Doktorand

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Yvonne Thompson, M. Sc.

Doktorandin

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Dr.-Ing. Martin Weiser

Gastwissenschaftler

Department Werkstoffwissenschaften (WW)
Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften (Allgemeine Werkstoffeigenschaften)

Wasserstoffversprödung in Stahl stellt die Materialwissenschaft vor neue Herausforderungen. In der Gegenwart von Wasserstoff-haltigen Atmosphären wird die Festigkeit von hochfesten metallischen Materialien durch Wasserstoff induzierte Versprödung deutlich herabgesetzt und kann schließlich zum Versagen führen. Ursache hierfür ist die Interaktion von Wasserstoff mit Kristalldefekten wie beispielsweise Korngrenzen, Versetzungen und Ausscheidungen. Atomsondentomographie ist wegen der atomaren Auflösung eine nützliche Methode, um die Wasserstoffversprödung an Kristalldefekten quantitativ zu untersuchen.
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Bereits die erste Veröffentlichung zur Anwendung der Atomsondentomographie (APT) an Nanopartikeln (NP) verdeutlichte das herausragende Protential dieser Technik [1]. Bisher konnte dieses Potential, einer strukturellen und chemischen Analyse bei atomarer Auflösung, bei der Datenqualität nicht ausgeschöpft werden [2]. Eine große Herausforderung liegt bei der Probenherstellung: Nanopartikel sind kleiner als eine Atomsondenprobe (100 nm Durchmesser) und es muss konzeptionell ein additives Verfahren angewendet werden um daraus eine solche APT Probe herzustellen.
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Additive Fertigung über Filamentextrusion, Entbindern und Sintern von hochgefüllten Polymeren ist für kleinere metallische Bauteile eine kostengünstige und materialflexible Alternative gegenüber der Fertigung im Pulverbettverfahren. Es lassen sich hierbei, bei im Vergleich zu strahlbasierten Verfahren stark reduzierten Anlagen- und Werkstoffkosten, komplexe Bauteile mit attraktiven mechanischen Eigenschaften herstellen.
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Neue Materialien für energietechnologische Anwendungen spielen eine entscheidende Rolle in der Speicherung und Umwandlung von fossilen und erneuerbaren Energien. Vor allem die Nachfrage nach erneuerbaren Energien wird in den nächsten Jahren steigen. Elektrochemische Komponenten wie beispielsweise Brennstoffzellen und Elektrolyseure erleichtern die Umwandlung von Energie in der chemischen Industrie. Sie ermöglichen die Produktion von Elektrizität, Wasserstoff oder chemischen Bestandteilen, die als Rohstoff für viele Prozesse benötigt werden.
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