Struktur-Eigenschaftsbeziehungen in gemischt-anionischen Gläsern tiefschmelzender Sulfophosphate

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Lothar Wondraczek
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193491744

• Erstellungsjahr: 2015

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen des abgeschlossenen Projektes wurde die Glasbildung in Systemen des Typs SO3-P2O5-EO-A2O [E=(Zn2+, Ca2+, Mg2+, Cu2+, Co2+, Fe2+, Mn2+); A=(Li+, Na+, K++, Rb+, Cs+, Ag+)] sowie dem dreiwertigen Mo6+ untersucht und entsprechende, neuartige Gläser hinsichtlich ihrer Struktur-Eigenschaftsbeziehungen beschrieben. Über spektroskopische Methoden (Raman, IR, NMR) und Beugungsexperimente (XRD, SAXS) konnte die Struktur der Gläser und Glaskeramiken weitgehend aufgeklärt werden. Für unterschiedliche P:S Verhältnisse und Kationen-Substitutionen konnte gezeigt werden, dass Sulfat-Spezies bevorzugt mit monovalenten Ionen und nicht mit divalenten Ionen gebunden sind, welche entsprechend die Phosphatliganden bevorzugen. Ausgehend von reinen Phosphatgläsern eröffnet das Erscheinen sulfatischer Spezies ein Mischungsbassin hoher phänomenologischer Stabilität bei gleichzeitig hoher kinetischer Fragilität. Demgegenüber steht das Auftreten komplexer multiskaliger Entmischungsvorgänge. Es wurde ein Verständnis über die Struktur- Eigenschaftsbeziehungen in sulfophosphatischen Gläsern gewonnen und ein Strukturmodell entwickelt um anschließend molekulare Ursachen der auftretenden Entmischungsvorgänge zu benennen. Überraschend war die Zunahme der Übergangstemperatur, Tg, mit steigender Masse und Größe der Monovalenten Kationen in der A2O-ZnO-P2O5-SO3 von A=Li

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Irradiation induced particle formation in Ag-doped sulfophosphate glass, J. Non-Cryst. Solids 401 (2014) 82-86
  S. Fuhrmann, D. Schumacher, J. Herbst, L. Wondraczek
  
• Irradiation-induced defects in ionic sulfophosphate glasses, J. Non-Cryst. Solids 383 (2014) 33-37
  D. Möncke, S. Reibstein, D. Schumacher, L. Wondraczek
  
• Partitioning and structural role of Mn and Fe ions in ionic sulfophosphate glasses, J. Chem. Phys. 141 (2014) 224509
  D. Möncke, S. Sirotkin, E. Stavrou, E.I. Kamitsos, L. Wondraczek
  
• Structure and properties of alkali and silver sulfophosphate glasses, J. Non-Cryst. Solids 410 (2015) 142-150
  A. Thieme, D. D. Möncke, R. Limbach, S. Fuhrmann, E.I. Kamitsos, L. Wondraczek