Materialforschung

Trick steigert Bruchzähigkeit um über 300 Prozent

Leobener WerkstoffwissenschafterInnen entdecken eine neue Strategie, um spröde Materialien viel versagensresistenter zu machen.

Aus Erfahrung weiß man, dass sehr harte Werkstoffe dazu tendieren, sehr leicht zu zerbrechen. Dies gilt auch für Silizium, die Basis, auf der jede mikroelektronische Komponente aufgebaut ist. Während die funktionellen Eigenschaften Silizium unverzichtbar machen, limitiert die niedrige Schadenstoleranz die Zuverlässigkeit und Sicherheit im täglichen Gebrauch.

Kleinheit als Vorteil

Ein Team von WerkstoffwissenschaftlerInnen des Lehrstuhls für Materialphysik am Department Werkstoffwissenschaften der Montanuniversität Leoben, des Erich Schmid Instituts für Werkstoffforschung der Österreichischen Adakemie der Wissenschaften und des Materials Centers Leoben haben nun entdeckt, dass eine Steigerung der Bruchzähigkeit für spröde Werkstoffe durch entsprechende Miniaturisierung erreicht werden kann.

Mithilfe von hochaufgelösten Nanoskalien-in-situ-Experimenten in Verbindung mit digitalen Zwillingen konnte eine Steigerung der Bruchzähigkeit von über 300 Prozent demonstriert werden. „Das sind erfreuliche Nachrichten für mikro- und nanoelektronische Anwendungen, bei denen durch die fortschreitende Miniaturisierung Komponenten und Strukturen unaufhörlich schrumpfen. Unsere Erkenntnisse öffnen hier neue Wege, um die eingesetzten funktionellen Werkstoffe durch entsprechende Verkleinerung gleichzeitig versagensresistenter zu machen,“ erklärt Assoz.Prof. Dr. Daniel Kiener, Leiter der Forschungsgruppe.