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Interagierende Strukturanalysemethoden zur Charakterisierung einer innovativen SiOC-Isolierkeramik

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 03-04-/2021
Qualitätsprüfung, Prüfverfahren

Siliziumoxycarbid (SiOC)-Glaskeramiken sind eine neue Werkstoffgruppe mit einem hohen Anwendungspotenzial als Wärmedämmstoff. Die Eigenschaften dieser Werkstoffe werden hauptsächlich durch ihre strukturelle Zusammensetzung, insbesondere durch eine zweite Phase aus freiem Kohlenstoff, bestimmt. Ziel der Forschungsarbeit war die Entwicklung einer Analysestrategie, bestehend aus verschiedenen, aber kohärenten Untersuchungsmethoden, um die Struktur einer SiOC-Glaskeramik darzustellen. Zusätzlich wurde eine quantitative Bestimmung der Konstituenten Sauerstoff und Kohlenstoff durchgeführt. Für die Strukturanalyse wurden eine Computertomographie, eine IR-Spektroskopie und eine 29Si-NMR-Spektroskopie eingesetzt. Als Resultate dieser Untersuchungen können Si-O-Siund Si-C-Bindungen nachgewiesen und die Struktureinheiten SiO4, SiO3C, SiO2C2, SiOC3 und SiC4 charakterisiert werden. Aus den Ergebnissen der Trägergasheißextraktionsmessungen zur quantitativen Bestimmung ergibt sich eine Summenformel für die gesamte Glaskeramik von SiO1,5C0,6.

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Interacting structural analysis methods for characterization of an innovative SiOC insulating ceramic

Silicon oxycarbide (SiOC) glass ceramics are a new group of materials with high application potential as thermal insulation material. The properties of these materials are mainly determined by their structural composition, especially by a second phase of free carbon. The aim of the study was to develop an analysis strategy consisting of different but coherent investigation methods to represent the structure of a SiOC glass ceramic. Additionally, a quantitative determination of the constituents oxygen and carbon was accomplished. For the structural analysis a tomography, an IR spectroscopy and a 29Si NMR spectroscopy were applied. As results of these, Si-O-Si and Si-C bonds can be detected and the structural units SiO4, SiO3C, SiO2C2, SiOC3 and SiC4 can be characterized. From the results of carrier gas hot extraction measurements for quantitative determination a molecular formula for the entire glass ceramic of SiO1.5C0.6 is obtained.  

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