Opis projektu
Ceramiczne elementy będą odporne na uszkodzenia
Od bioimplantów przez protezy stawów biodrowych po siłowniki wtryskiwaczy w samochodach – zaawansowane materiały ceramiczne mogą być łączone z metalami, polimerami lub innymi rodzajami materiałów ceramicznych w celu uzyskania strukturalnych i funkcjonalnych systemów o doskonałych właściwościach. Zespół finansowanego ze środków UE projektu CeraText opracuje rozwiązanie zapobiegające pęknięciom delikatnych ceramicznych części, w efekcie zwiększając funkcjonalność systemów. Powstaną „modele wielowarstwowe”, łączące mikrostrukturę i architekturę, które będą równie odporne na uszkodzenia, co naturalne materiały takie jak drewno, kość czy muszla mięczaka. W tym celu naukowcy przyjmą biomimetyczne podejście, starając się naśladować hierarchiczną strukturę muszli. Twierdzą oni, że wyniki projektu CeraText pomogą zdefiniować wytyczne dla przyszłej produkcji trójwymiarowych elementów ceramicznych wytwarzanych w procesach takich jak obróbka przyrostowa.
Cel
Advanced ceramics are often combined with metals, polymers or other ceramics to produce structural and functional systems with exceptional properties. Examples are resistors and capacitors in microelectronics, piezo-ceramic actuators in car injection devices, and bio-implants for hip joint replacements. However, a critical issue affecting the functionality, lifetime and reliability of such systems is the initiation and uncontrolled propagation of cracks in the brittle ceramic parts, yielding in some cases rejection rates up to 70% of components production.
The remarkable “damage tolerance” found in natural materials such as wood, bone or mollusc, has yet to be achieved in technical ceramics, where incipient damage is synonymous with catastrophic failure. Novel “multilayer designs” combining microstructure and architecture could change this situation. Recent work of the PI has shown that tuning the location of “protective” layers within a 3D multilayer ceramic can increase its fracture resistance by five times (from ~3.5 to ~17 MPa∙m1/2) relative to constituent bulk ceramic layers, while retaining high strength (~500 MPa). By orienting the grain structure, similar to the textured and organized microstructure found in natural systems such as nacre, the PI has shown that crack propagation can be controlled within the textured ceramic layer. Thus, I believe tailored microstructures with controlled grain boundaries engineered in a layer-by-layer 3D architectural design hold the key to a new generation of “damage tolerant” ceramics.
This proposal outlines a research program to establish new scientific principles for the fabrication of innovative ceramic components that exhibit unprecedented damage tolerance. The successful implementation of microstructural features (e.g. texture degree, tailored internal stresses, second phases, interfaces) in a layer-by-layer architecture will provide outstanding lifetime and reliability in both structural and functional ceramic devices.
Dziedzina nauki (EuroSciVoc)
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
Klasyfikacja projektów w serwisie CORDIS opiera się na wielojęzycznej taksonomii EuroSciVoc, obejmującej wszystkie dziedziny nauki, w oparciu o półautomatyczny proces bazujący na technikach przetwarzania języka naturalnego.
- nauki przyrodniczenauki chemicznenauka o polimerach
- nauki rolniczerolnictwo, leśnictwo i rybołówstwoleśnictwo
Aby użyć tej funkcji, musisz się zalogować lub zarejestrować
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-COG - Consolidator GrantInstytucja przyjmująca
8700 Leoben
Austria