Coordination and administration of the priority programme "Design and Generic Principles of Self-healing Materials" (SPP 1568)

• Antragsteller: Professor Dr. Ulrich S. Schubert
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 202626785

Selbstheilende Materialien können einen aufgetretenen Schaden teilweise oder vollständig in situ heilen (insbesondere bei Rissbildung); es wird ein solches Ausmaß der Heilung erreicht, dass die ursprüngliche Funktionalität wiederhergestellt wird. Die Funktionalitäten, welche durch die Selbstheilung adressiert werden können reichen von den reinen mechanischen Eigenschaften über die Ästhetik, Barrierefunktion, thermische und elektrische Leitfähigkeit sowie die optischen Eigenschaften. Diese Materialien würden die Materialverlässlichkeit und Lebenszeit durch eine einmalige bzw. sogar mehrmalige Umkehr der Schadensentwicklung verbessern. Die Fähigkeit zur Selbstheilung ist nicht auf eine spezifische Materialklasse beschränkt: Sie ist bei Zement, Polymeren (und deren Kompositen), Metallen und Keramiken anwendbar. Das Schwerpunktprogramm SPP 1568 'Design and Generic Principles of Selfhealing Materials zielt darauf ab, die fundamentalen, materialunabhängigen Mechanismen der Selbstheilung aufzuklären und neue Konzepte und Designprinzipien für selbstheilende technische Materialien zu entwickeln. The Hauptziele des Programms sind die Aufklärung von grundlegenden, interdisziplinären materialunabhängigen Prinzipien und Designstrategien sowie die Anwendung dieser Erkenntnisse auf neue Ansätze bei verschiedenen Materialklassen. Grundlegende wissenschaftliche Fragestellungen und Herausforderungen betreffen den Einfluss von hierarchischen Strukturen auf den Schadensverlauf, der Schadensdetektion und der Signalübertragung zur autonomen Selbstheilung, lokale Stimulation des Heilungsprozesses (präzise lokale Aktivierung), die Bestimmung der Effizienz der erreichbaren Schadensregeneration und die Selbstheilung von funktionalen Materialien (d.h. von Funktionalitäten jenseits der mechanischen Eigenschaften). Das Schwerpunktprogramm ist interdisziplinär ausgerichtet; verschiedene Materialklassen werden untersucht: Polymere und Komposite, Keramiken und Zement sowie Metalle. In der ersten Förderphase waren Untersuchungen der allgemeinen Mechanismen der Heilung in 'relativ einfachen Strukturen' im Fokus. Die zweite Förderphase ist auch komplexeren Strukturen gewidmet, d.h. Multiphasensystemen, geordneten Strukturen und hierarchischen Überstrukturen. Um die oben beschriebene Interdisziplinarität zu fördern und um den Austausch zwischen den Projekten voranzutreiben fokussiert das Koordinatorprojekt auf die Organisation von Workshops, welche die Weitergabe und Diskussion der Ergebnisse ermöglichen (sowie ebenfalls auf den Austausch von experimentellen Daten). Weiterhin werden junge Wissenschaftler gefördert sowie intensiv an einer Erhöhung der Zahl der weiblichen Forscher gearbeitet. Der Kontakt zu potentiell interessierten Unternehmen ist ebenfalls ein spezifisches Ziel für die zweite Förderphase.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1568: Design and Generic Principles of Self-Healing Materials
• Internationaler Bezug: Niederlande
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Peter Greil; Professor Dr.-Ing. Christoph Leyens; Professor Dr. Sybrand van der Zwaag