Keramikfaser-Innovation Neue Mullitfasern bereichern Palette der Hochtemperatur-Werkstoffe

Die Experten der DITF können jetzt zirconimoxidverstärkte Mullitfasern herstellen. Dabei kommt es zu einer für neue Anwendungen viel versprechenden Art von Gefüge, heißt es.

Keramische Fasern aus Mullit (ein natürlich vorkommendes, silikatisches Mineral auf Aluminiumbasis) erfüllen laut Aussage der Deutsche Institute für Textil- + Faserforschung DITF schon seit längerer Zeit die Anforderungen im Hochtemperaturbereich. Mit solchen keramischen Fasern verstärkt man beispielsweise solide Keramikbauteile, ähnlich wie bei der Herstellung von Composites aus Kunststoff, mit Glas- oder Carbonfaserzusatz. Der Vorteil solch verstärkter Keramiken ist etwa ihre Beständigkeit gegen Thermoschocks. Deshalb sind sie für den technischen Einsatz bei besonders hohen Temperaturen prädestiniert. Diese Fasern müssen für diese Anwendungen aber ein keramisches Gefüge aufweisen, das auch unter diesen extremen Bedingungen stabil bleibt, merken die Forschenden an.

Eigenschaftsverbesserungen solider Keramik auf Fasern übertragen

Das hier neu vorgestellte Material erweitere jetzt aber die technischen Möglichkeiten. Denn erstmals können Mullitfasern mit einem Anteil von 3 bis 15 Gewichtsprozent Zirconiumoxid kontinuierlich hergestellt werden, betont man. Der Zusatz von Zirconiumoxid führt zur Ausbildung eines neuartigen keramischen Gefüges, das verglichen mit reinem Mullit, bessere mechanische Eigenschaften hat, erklären die Experten.

Allerdings rätseln die Wissenschaftler noch, warum Zirconiumoxid diesen Verbesserungseffekt überhaupt bewirkt. Bekannt ist aber, dass solide Keramiken mit solchen Dispersionsgefügen bruchzäher sind, als die Typen ohne. Dass das auch bei Fasern klappe, sei allerdings neu. Von Der Herstellung der Spinnmasse über das Trockenspinnverfahren bis zur komplizierten Einstellung der Temperaturprofile in den Brennschritten (Kalzinieren und Sintern), hat der Produktionsprozess allerdings neu ausgerichtet werden müssen, machen die Denkendorfer klar.

Mit Blick auf technische Anwendung der neuartigen Fasern glaubt man an eine signifikante Verbesserung von Werkstoffen für spezifische Anforderungen, wie sie im Hochtemperatur-Leichtbau oder in der chemischen Verfahrenstechnik vorkommen. Die sogenannten Faserkeramiken könnten in Zukunft auch Probleme in den Sektoren Mobilität und Energie lösen, wenn es dabei um Hochtemperaturen gehe, prognostiziert das DITF.

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