Neuartige Glaskeramik mit niedriger oder negativer Wärmedehnung; Teilvorhaben: Mikrostrukturdiagnostik und -vorhersage zur beschleunigten Materialentwicklung
Die Herstellung von Glaskeramik umfasst das Erzeugen eines Glases, welches durch gezieltes Kristallwachstum und gesteuerte Temperaturbehandlung in einen keramischen Zustand überführt wird. Die kennzeichnende Eigenschaft der hier untersuchten Glaskeramik ist eine sehr geringe thermische Dehnung, die bspw. für die Herstellung von Kochfeldern für Elektroherde von großer Bedeutung ist. Derzeitige Systeme basieren auf dem Einsatz von Lithium-Alumosilicat (LAS), dessen aufwändiger Fertigungsprozess sehr hohe Schmelztemperaturen sowie ein äußerst präzises Vorgehen aufgrund eines sehr kleinen Prozessfensters erfordert.
Im Projekt OPT-SUB soll nun ein Verfahren zur Ausscheidung einer neuartigen Kristallphase auf Basis von Erdalkalizinksilicaten aus Gläsern validiert werden. Dabei handelt es sich um eine Glaszusammensetzung, durch deren Nutzung bei deutlich niedrigeren Temperaturen gearbeitet und Glaskeramik technisch sehr viel einfacher hergestellt werden kann. Ziel ist die reproduzierbare Fertigung mechanisch stabiler, rissfreier Glaskeramik für die Schlüsselanwendung eines Spiegelsubstrates für Hochleistungslaser. Mittelfristig soll die neue Glaskeramik auch in der Halbleiterindustrie und als Reflektorsubstrat in Digitalprojektoren zur Anwendung kommen. Zu den Aufgaben des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS zählen die Modellbildung der gefügeabhängigen Gesamtausdehnung sowie die Charakterisierung von Glasproben und Glaskeramiken und die daraus abgeleitete, beschleunigte Materialentwicklung. Das Otto Schott-Institut für Materialforschung der Universität Jena übernimmt die atomistische Simulation geeigneter Mischkristallphasen sowie das Erschmelzen und Keramisieren der Gläser. Die Verwertung soll über Ausgründung, Lizensierung oder Kooperation mit Firmen erfolgen.