Arbeitsgruppenleiter
Dr. rer. nat. Abdullah Riaz
Justus-von-Liebig Weg 6
18059 Rostock
Tel.: +49 381 / 498 - 9138
Fax: +49 381 / 498 - 9092
abdullah.riaz(at)uni-rostock.de
Raum: UT15
Lageplan
Feld-Aktiviertes Sintern/ Spark Plasma Sintern
In den letzten Jahren wurden innovative Verfahren wie die Field Assisted Sintering Technique (FAST), auch Spark Plasma Sintering (SPS) genannt, entwickelt. Seit 2010 verfügt die Universität Rostock über eine eigene Sinteranlage, die mit zwei FAST/SPS-Anlagen (HP D5 und D125 der FCT Systeme GmbH Rauenstein, Deutschland) und einem weltweit einzigartigen Schnellgas-Kühlsystem ausgestattet ist.
FAST/SPS nutzt gepulsten, gerichteten Strom in Verbindung mit einachsigem Druck zur Verfestigung von Pulvern. Die Vorteile dieses Verfahrens sind sauberere Korngrenzen in gesinterten Keramiken, eine bemerkenswerte Erhöhung der Superplastizität von Keramiken, eine höhere Permittivität in Ferroelektrika, verbesserte magnetische und thermoelektrische Eigenschaften von Funktionswerkstoffen sowie eine verbesserte Bindungsqualität oder eine verringerte Entmischung von Verunreinigungen an Korngrenzen.
Die Forschungsschwerpunkte des Lehrstuhls für Mikrofluidik unter Verwendung des FAST/SPS-Labors
1. Bioaktive und piezoelektrische Materialien für multifunktionale Implantate für Knochen
2. Hoch-Entropie-Legierungen (HEA)
3. Kopplung von additiver Fertigung und FAST/SPS-Verfahren
Aktuelle Forschungsprojekte
SolidBat – Entwicklung einer Festelektrolyt-Natriumionen-Batterie mit Hilfe von skalierbaren Fertigungsverfahren für stationäre Anwendungen
Das AiF-geförderte Projekt „SolidBat – Entwicklung einer Festelektrolyt-Natriumionen-Batterie mit Hilfe von skalierbaren Fertigungsverfahren für stationäre Anwendungen“ wird in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifswald e.V. und dem Lehrstuhl für Energietechnik an der Universität Duisburg-Essen durchgeführt.
Gemeinsames Ziel dieses Projektes ist die Herstellung eines Funktionsmusters einer Festelektrolyt-Natriumionen-Pouchzelle mit einer Elektrodenfläche von 25 cm². Diese dient als Grundlage für weitere Entwicklungen hin zu einem Heimspeicher-Prototypen für die kommerzielle Fertigung im industriellen Maßstab.
Festelektrolyt-Natriumionen-Batterien zeichnen sich insbesondere durch eine hohe Betriebssicherheit sowie Schnellladefähigkeit aus. Außerdem kann im Vergleich zu Lithiumionen-Batterien auf den Einsatz von kritischen Rohstoffen wie Lithium, Kobalt und Nickel verzichtet werden.
Im Rahmen des Teilvorhabens wird am Lehrstuhl für Mikrofluidik ein keramisches Pulvermaterial mittels Festkörperreaktion synthetisiert. Dieses besitzt eine hohe Leitfähigkeit für Natriumionen und gehört zu der Klasse der NaSICON-Keramiken (Summenformel Na3Zr2Si2PO12). Mittels des feldaktivierten Sinterprozesses (FAST/SPS) wird anschließend der Festelektrolyt gefertigt. Mithilfe von Rasterelektronenmikroskopie und Röntgendiffraktometrie wird dieser charakterisiert und zur Montage der Pouchzelle den Projektpartnern bereitgestellt.
Bearbeiter: Christian Biermann, M.Sc.
Förderung: AiF – Forschungsnetzwerk Mittelstand, iGF - Industrielle Gemeinschaftsforschung
Projektlaufzeit: 11/2025-10/2027
Kooperationspartner: Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP Greifswald); Lehrstuhl Energietechnik, Universität Duisburg-Essen
Für eine erfolgreiche Transformation von einer primär fossilen Energieversorgung hin zu einer nachhaltigen Energieversorgung durch erneuerbare Energien kommt der Speicherung elektrischer Energie eine Schlüsselrolle zu.
Abgeschlossene Forschungsprojekte
Das AiF-geförderte CatHEA-Projekt („Metallgeträgerte Membran-Elektroden-Einheiten mit Hoch-Entropie-Legierungs-Kathoden für die alkalische Polymermembran-Wasserelektrolyse“) wird in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Werkstofftechnik / Universität Rostock, Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie Greifswald und Zentrum für Brennstoffzellen Technik Duisburg durchgeführt.
Übergreifendes Ziel dieses Projektes ist die Herstellung eines Funktionsmusters einer kostengünstigen edelmetallfreien hochleistungsfähigen Membran-Elektrodeneinheit für die alkalische Elektrolyse.
Im Rahmen des Teilvorhabens werden am Lehrstuhl für Mikrofluidik verschiedene Hoch-Entropie-Legierungen (HEA) mechanisch hergestellt und mithilfe der Röntgenbeugung, Elektronenrastermikroskopie und Spektroskopie charakterisiert. Dabei liegt der Fokus auf HEA-Legierungen, die hohe katalytische Aktivitäten für die Wasserstoffbildungsreaktion (HER) zeigen. Gegebenenfalls werden die HEA-Legierungen in Absprache mit den Verbundpartnern für eine bessere Eignung im übergeordneten Projektziel angepasst und weiterentwickelt.
Mithilfe der am Lehrstuhl für Mikrofluidik angesiedelten Field-Assisted-Sintertechnologie (FAST) bzw. des Spark-Plasma-Sinterverfahrens (SPS) werden die HEA-Legierungen mit unterschiedlichen Probendurchmessern (10 - 100 mm) gesintert. Die gesinterten HEA-Proben werden anschließend als Targets für die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) verwendet.
Bearbeiter: Alexander Ahrend M.Sc.
Förderung: AiF – Forschungsnetzwerk Mittelstand, IGF - Industrielle Gemeinschaftsforschung
Projektlaufzeit: 11/2022-06/2024
Kooperationspartner: Leibniz Institut für Plasmaforschung und Technologie e.V. (INP Greifswald); Zentrum für Brennstoffzellen Technik GmbH (ZBT Duisburg)
