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FestkörperchemieKompetenzen

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Kompetenzen

Skull-Schmelz-Verfahren

Tiegel im Betrieb
Lupe

Das Skull-Schmelz-Verfahren ist ein induktives Heizverfahren, mit dem mittels Hochfrequenzinduktion Einkristallzüchtungen von hoch- und höchstschmelzenden Oxiden (z. B. ZrO2 oder ThO2), die zumindest bei hohen Temperaturen eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit aufweisen müssen, möglich sind. Zur Erzeugung der Schmelze wird ein wassergekühlter Kupfertiegel, der aus vielen einzelnen Kühlfingern besteht, mit polykristallinem Pulver gefüllt.

Mittels einer um den Tiegel herum angebrachten Induktionsspule wird von außen durch ein Hochfrequenzfeld (1 MHz ≤ f ≤ 3 MHz) Energie direkt in das zu schmelzende Pulver eingetragen. Hierzu ist es zunächst nötig, Metallstücke als Zündmaterial mit in den Tiegel einzubringen, da die verwendeten Oxide bei Raumtemperatur keine ausreichende Leitfähigkeit haben, um an das Hochfrequenzfeld anzukoppeln. Ankoppeln wird der Prozessabschnitt genannt, bei dem mehr Wärme vom Hochfrequenzfeld absorbiert wird als an das Kühlsystem wieder abgeleitet wird.

Zonenschmelzen mit nichtinduktiver Heizung

Zonenschmelz­anlage
Lupe

Das Zonenschmelzen wird in einem Ofen durchgeführt, bei dem ein Graphitring (als Quasiglühwendel) in sauerstofffreier Atmosphäre als Heizquelle dient. Hier können Substanzen unabhängig von ihrer elektrischen Leitfähigkeit geschmolzen und Kristalle gezüchtet werden. Die Temperatur des Heizringes wird pyrometrisch überwacht und konstant gehalten.

Heterogene Katalyse

Rohkatalysator
Lupe

In unseren Zeiten, in denen die Benzinpreise steigen und eine Energiekrise fast unabwendbar scheint, ziehen alternative Energieträger wie Wasserstoff immer mehr Aufmerksamkeit auf sich. Vor allem der mobile Einsatz desselben ist wegen der Transportschwierigkeiten immer noch nicht möglich.

Unter der Verwendung eines Wasserstoffspeichers, der vor Ort mit Hilfe eines Festkörperkatalysators Wasserstoff freisetzt, wollen wir die Forschung auf diesem Feld voranbringen.

Lichtbogenofen

Lichtbogenofen
Lupe

Im Lichtbogenofen können Presslinge von Substanzen in sauerstoffarmer bzw. -freier Atmosphäre kurzzeitig ultrahoch erhitzt werden (bis 4000 °C).

Hierzu dient ein Schweißtrafo als Energiequelle und eine gekühlte kupferne Aufnahme als Probenträger für einen mit einem Pressling gefüllten Graphittiegel. Die Wolframelektrode ist im Betrieb maschinell nachführbar.

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