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Toward Tough Glasses with Controlled Nanoscale Heterogeneities

Projektbeschreibung

Herstellung stärkeren Glases

Transparente Oxidgläser gehören aufgrund ihrer besonderen flexiblen und anpassbaren Eigenschaften zu den wichtigsten Produkten der Glasindustrie. Allerdings sind sie aufgrund ihrer inhärenten Brüchigkeit für zahlreiche Anwendungen ungeeignet. Das EU-finanzierte Projekt GLASSphase wird Möglichkeiten ausloten, wie man die Bruchfestigkeit und Fehlerresistenz von Oxidgläsern dank regulierter Phasentrennung auf der Nanoebene verbessern kann. Das Projekt wird wissenschaftliche Innovationen bereitstellen, um den von der Phasentrennung herbeigeführten Verstärkungsvorgang und dessen Auswirkungen auf die makroskopische Rissausbreitung zu erklären. Die Ergebnisse dieses innovativen Projekts werden die Entwicklung neuer bruchfester Gläser erleichtern.

Ziel

Specialty glass manufacturing is annually a €30 billion industry worldwide and transparent oxide glasses are one of the most important engineering and functional material families owing to their unique features, such as tailorable physical properties. However, at the same time, intrinsic brittleness continues to be their main drawback, which severely restricts many applications.

In the proposed project, we will explore the possibility to improve the fracture toughness and damage resistance of oxide glasses through controlled nanoscale phase separation, as the presence of inclusions can lead to crack deflection or trapping. The size of these heterogeneities needs to be small enough (<50-100 nm) to maintain transparency. To this end, we will tune the composition of calcium aluminosilicate glasses to enable controlled phase separation with respect to the size and composition of the nano-domains (Work Package 1). Then selected mechanical properties (stiffness, hardness, fracture toughness, and crack resistance) of these new glasses will be explored (Work Package 2). These experiments will be guided by a combination of atomic scale (molecular dynamics) and microstructural scale (peridynamics) simulations (Work Package 3). The project will provide the scientific breakthrough for elucidating the toughening mechanism induced by phase separation and its impact on macroscopic crack propagation.

The complementary expertise of the applicant and supervisor and the research and training environment provided by the host organization (Aalborg University, Denmark) will ensure the achievement of this timely and innovative project as well as the dissemination and exploitation of the expected results. These research outputs will accelerate the design of new fracture-resistant glasses, which can be used in various fields. The applicant will emerge from the project with new skills, and the capability to launch her own research group.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) H2020-MSCA-IF-2019

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Koordinator

AALBORG UNIVERSITET
Netto-EU-Beitrag
€ 207 312,00
Adresse
FREDRIK BAJERS VEJ 7K
9220 Aalborg
Dänemark
Region
Danmark Nordjylland Nordjylland
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 207 312,00