SFB 551:  Carbon from the gas phase: elementary reactions, structures, materials

• Subject Area: Chemistry
• Term: from 1998 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5482225

It is the aim to transfer the unique potential of the covalent carbon-carbon bond of sp2-hybridized carbon into high performance materials, for example carbon fiber reinforced carbon. The studies are based on the formation of carbon from the gas phase using chemical vapor deposition from light hydrocarbons such as methane. To achieve the desired aim, homogenous and heterogeneous elementary reactions of carbon formation from light hydrocarbons, micro- and nanostructures of the formed pyrolytic carbon as well as correlations between elementary reactions and structures are investigated. Resulting knowledges are used for a model based, optimized synthesis of carbon fiber reinforced carbon by chemical vapor infiltration of carbon fiber preforms. Optimized synthesis implies high infiltration rates, homogeneous densification and desired, well-defined microstructure or -texture of the infiltrated carbon, which may vary from isotropic to highly textured.Composites consisting of carbon fibers and pyrolytic carbon of well-defined texture, ranging from coated monofilaments up to composite materials with a complex fiber architecture, are characterized by determination of nano- and microstructural as well as nano-, micro- and macromechanical properties. The data are used to develop structure-property relationships and models of failure behavior of carbon fiber reinforced carbon.

• DFG Programme: Collaborative Research Centres

Completed projects

• A01 - Kinetische Untersuchungen homogener Elementarreaktionen im C-H-System (Project Heads Hippler, Horst ;  Olzmann, Matthias )
• A02 - Kinetik und Modellierung der Kohlenstoffabscheidung aus der Gasphase (Project Head Bockhorn, Henning )
• A03 - Numerische Simulation von Modifikations- und Strukturänderungen der festen Phase bei der Kohlenstoffabscheidung (Project Heads Bockhorn, Henning ;  Hippler, Horst )
• A04 - Reduzierte kinetische Modelle für die Abscheidung von Kohlenstoff aus der Gasphase (Project Head Maas, Ulrich )
• B02 - Kohlenstoffabscheidung an Modelloberflächen und Nanokohlenstoffverbünden (Project Head Kappes, Manfred )
• B04 - Ab-Initio-Untersuchungen von Auf- und Abbaureaktionen graphitanaloger Kohlenwasserstoffe (Project Head Klopper, Willem M. )
• C01 - Nano-Charakterisierung von Kohlenstoffschichten und CVI-CFC-Werkstoffen mit Rastersondenverfahren (Project Head Schimmel, Thomas )
• C02 - Elektronenmikroskopische Strukturuntersuchungen von Pyrokohlenstoff-Schichten und Pyrokohlenstoff/Substrat(Faser)-Grenzschichten (Project Head Gerthsen, Dagmar )
• C3 - Elektronischer Transport und thermische sowie magnetische Eigenschaften neuer fester Formen des Kohlenstoffs (Project Heads Dormann, Elmar ;  von Löhneysen, Hilbert )
• C04 - Modellierung der Evolution der texturierten Mikrostrukturen im Faser-Matrix-Bereich (Project Head Schnack, Eckart )
• D02 - Chemische Gasphaseninfiltration von Pyrokohlenstoff; Herstellung von kohlenstoffaserverstärktem Kohlenstoff (Project Head Deutschmann, Olaf )
• D3 - Modellierung der chemischen Gasphaseninfiltration von Pyrokohlenstoff (Project Head Schnack, Eckart )
• D04 - Einfluß der Wärmebehandlungsbedingungen auf Struktur und Eigenschaften von mittel- und hochtexturierten Pyrokohlenstoff (Project Heads Hoffmann, Michael J. ;  Porz, Franz )
• D5 - Verformungs- und Schädigungsverhalten von CVI-CFC-Werkstoffen (Project Heads Brückner-Foit, Angelika ;  Fett, Theo )
• D07 - Schadensmechanische Modellierung von Mikrorissen und Debonding-Vorgängen in CVI-CFC-Werkstoffen (Project Head Schnack, Eckart )
• D08 - Werkstoffreaktionen und Gefüge-Eigenschaftsbeziehungen bei Hochtemperaturbeanspruchung von CVI-CFC-Werkstoffen (Project Heads Beck, Tilmann ;  Fleck, Claudia )
• D11 - Intrinsische Risse und Poren in CVI-CFC-Laminatwerkstoffen (Project Head Wanner, Alexander )
• Z - Gemeinsame Einrichtungen (Project Head Gerthsen, Dagmar )

• Applicant Institution: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ; Campus Süd (aufgelöst)
• Spokesperson: Professorin Dr. Dagmar Gerthsen