Kursy

Sicherheitsunterweisung Lehre am FG KW

Allgemeine Chemie für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Materialwissenschaft und Werkstofftechnik: Schlüsseldisziplin für nachhaltige Entwicklung

Electroceramics for Energy Conversion and Storage: Battery Materials, Supercapacitors and Thermoelectrics

Die Veranstaltung gibt eine Einführung in Fragestellungen zu Energieumwandlung und –speicherung. Die Funktionsprinzipien von Energieumwandlungs- und speicherungsgeräten werden erläutert. Die Veranstaltung konzentriert sich auf Lithium-Ionen-Batterien, Photovoltaik, Thermoelektrika und Brennstoffzellen.

  • In this course the students will:
  • develop a deep understanding of requirements for ceramic materials for energy applications,
  • understand and present a structure-property relationship
  • know, understand and explain different methods for the synthesis, processing and characterization of ceramic materials for energy applications.



Herstellung, Verarbeitung, Anwendung und Technologie der Keramik

Im Kurs "Herstellung, Verarbeitung, Anwendung und Technologie der Keramik" wird die Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von keramischen Werkstoffen vorgestellt. Dabei werden folgende Themen ausführlich behandelt:

  • Herstellung und Verarbeitung natürlicher und synthetischer Keramiken (Pulvertechnik, Aufbereitung)
  • Formgebungsverfahren (Pressen, Gießen, Spritzen, Extrudieren)
  • Sintern (auch druckunterstützt)
  • Grün- und Hartbearbeitung
  • Eigenschaften und Anwendung der wichtigsten Vertreter von Oxid- und Nichtoxidkeramik, Feuerfestmaterialien und Silikatkeramik

 Der Kurs ist zweisemestrig. Im ersten Teil (Sommersemester) wird ein Praktikum durchgeführt. Dabei lernen die Studenten die keramische Prozesskette von der Pulversynthese bis zum gesinterten Bauteil kennen.

Konstruktion und Werkstoffe: Einführung in die Werkstoffwissenschaften

Im Teil „Einführung in die Werkstoffwissenschaften“ sollen die Studenten Grundlagen in Aufbau, Herstellung, Anwendung und Prüfung von Werkstoffen erhalten. Dabei werden folgende Themen behandelt:

  • Grundlegender Aufbau verschiedener Werkstoffsysteme vom Atom bis zum Bauteil
  • Konstitution, Phasen und Stabilität, Grundbegriffe im Umgang mit Materialien
  • Werkstoffklassen: Metalle, Keramiken und Gläser, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe und Schichten
  • Wesentliche physikalisch-chemische Eigenschaften mit dem Schwerpunkt auf mechanischen Kennwerten der Prüftechnik und Normung
  • Grundprinzipien der Werkstoffauswahl an praxisrelevanten Beispielen

Vom Rohstoff zum Bauteil

  • Der Kreislauf der Werkstoffe: Vom Rohstoff zum Schrott.
  • Kriterien für die Werkstoffauswahl.
  • Prozessschritte. Übersicht. Beispiel: Prozesskette: Zement.
  • Charakterisierung disperser Systeme.
  • Beschreibung der Partikelgrößen. Spezifische Oberfläche. Porosität. Dichte von Festkörpern.
  • Aufbereitung von Pulvern. Zerkleinern. Mahlen. Trennen. Sieben. Klassieren. Mischen. Granulieren.
  • Formgebung.
  • Trocknung. Brennen. Ofentechnik. Sintern: Mechanismen (fest, flüssig, reaktiv).
  • Endbearbeitung. Endprüfung.

HVA Verbundwerkstoffe und Beschichtungen (Modul "Verbundwerkstoffe und Schichtverbunde")

In der Lehrveranstaltung „Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von Verbundwerkstoffen“ werden folgende Themen behandelt:

 

Schichten und Verbundwerkstoffe (Oberflächentechnik, Beschichten, Coating, Faserverbunde, Schäume)

Keramische, metallische und polymere Verbundwerkstoffe, Keramik-Polymer Verbunde

Schichten (Sintern, Fasern, Wickeln,  APS, CVD, PVD, Plasmaspritzen, Matrizierung)

Glaswerkstoffe, Phasentrennungen in Gläsern und ihre Anwendungen (u. a. Glaskeramik, Poröse Gläser, Aerosile, Photochrome Gläser, Halbleiter-Kantenfilter, photoätzbare Gläser, faserverstärkte Gläser, Email),

Schäume

Adsorption

 

Zu der Lehrveranstaltung gehören ein Praktikum und Exkursionen.

Innovative Gläser

Die Veranstaltung behandelt relevante theoretische und praktische Grundlagen und aktuelle technische
Herausforderungen für Glaswerkstoffe, und ihre Potential als Konstruktionswerkstoff. Gläser finden
Verwendung als Bauwerkstoffe, optische und strukturelle Funktionsmaterialien. Kenntnisse über
Herstellungsprozesse, chemische Zusammensetzung und Handhabung ausgewählter Glaswerkstoffe sind
notwendig für die Anwendung von Gläsern in vielen Gebieten.

Instrumentelle Analytik (Sonstige Untersuchungsverfahren)

In der Vorlesung „Instrumentelle Analytik“ werden folgenden Themen behandelt:

  • Elementanalyse, einschließlich Atomadsorptionsspektroskopie (AAS), induktiv gekoppeltes Plasma - optische Emissionsspektroskopie (ICP-OES) und Trägergas-Heißextraktion (CGHE)
  • Thermische Analyse, einschließlich Thermogravimetrie (TG), Differentialthermoanalyse (DTA), Differentialscanningkalorimetrie (DSC) und Dilatometrie (DIL)
  • Oberflächenanalyse, einschließlich Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Rastertunnelmikroskopie (STM)
  • Chromatographie, einschließlich Dünnschichtchromatographie (TLC), Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC), Größenausschlusschromatographie (SEC) und Gaschromatographie (GC)
  • Elektrochemische Analyse, einschließlich Cyclovoltammetrie (CV) und elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS)