Univ.-Prof. DI Dr. Roman Lackner
Materialtechnologie
Die AG Materialtechnologie beschäftigt sich mit dem gesamten Lebensweg von Materialien, beginnend mit der Herstellung, über die Optimierung der technischen Eigenschaften sowie Aspekte der Dauerhaftigkeit bis zur möglichen Rezyklierbarkeit. Die Grundlage der Forschungsarbeiten liefert eine umfassende Charakterisierung der Materialeigenschaften auf – falls erforderlich – verschiedenen Längenskalen am NanoLab der Universität Innsbruck. Der methodische Ansatz dieser Mehrskalenbetrachtung ist nicht auf ausgewählte Materialien und technische Eigenschaften beschränkt – dementsprechend weitgestreut sind die Möglichkeiten und potentiellen Anwendungen. So werden Aspekte der Optimierung technischer Eigenschaften, der Dauerhaftigkeit und Nachhaltigkeit von Materialien, die Auswirkung von Schwankungen/Aspekte der Qualitätssicherung im Produktionsprozess sowie bauchemische Fragestellungen/Schadensfälle behandelt.
Spektrum materialtechnologischer Fragestellungen und deren Bearbeitung von der experimentellen Charakterisierung über die Modellierung des Materialverhaltens bis hin zur Prognose.
Die stetig verbesserten Methoden der experimentellen Charakterisierung – auch auf sehr kleinen Längenmaßstäben – bilden die Basis für die sogenannte Mehrskalenmodellierung. Die modellbasierte Berücksichtigung der vorhandenen Materialphasen, deren Zusammensetzung und räumlichen Verteilung (Morphologie) sowie etwaiger Veränderung im Zuge der Materialherstellung und -verwendung (Stichwort: Dauerhaftigkeit) ermöglicht die Untersuchung der Auswirkung von Unsicherheiten/Schwankungen im Produktionsprozess, die Identifikation der maßgebenden Parameter (Sensibilitätsanalyse) und schlussendlich die zielorientierte Optimierung von technischen Eigenschaften von Materialien.
Das NanoLab der Universität Innsbruck ermöglicht eine umfassende experimentelle Charakterisierung von sowohl anorganischen Bau- und Werkstoffen, wie zum Beispiel Zement/Beton, Keramiken, Glas, und Metallen, als auch organischen Materialien (wie z.B. Polymere, Holz- und Verbundwerkstoffe, Bitumen/Asphalt). Mit Hilfe verschiedenster spektroskopischer, mikroskopischer und röntgenanalytischer Methoden können neben der atomaren und molekularen Struktur auch die Oberflächeneigenschaften sowie die mineralogische/chemische Zusammensetzung bestimmt werden (siehe Abbildung 1). Ein weiterer Schwerpunkt liegt zudem in der Analyse der technischen Eigenschaften (siehe Abbildung 2) sowie in der zerstörungsfreien Charakterisierung der dreidimensionalen Mikro- und Porenstruktur von Materialien mittels Röntgenmikroskopie (siehe Abbildung 3).
Abbildung 1: Oberflächencharakterisierung mittels Fokusvariationsmikroskopie.
Abbildung 2: Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften.
Abbildung 3: Mikrostrukturaufnahmen von Materialien mittels Röntgenmikroskopie.
Das Forschungsthema Bauchemie wird seit mehreren Jahrzehnten am Arbeitsbereich betrieben. Hierbei standen früher mineralische Bindemittel und die Entwicklung von Rezepturen im Beton- und Mörtelbereich im Vordergrund. Dieser Bereich wurde in den letzten Jahren durch Aktivitäten in verschiedenen Bereichen erweitert und umfasst heute die Interaktion und Wechselwirkung von unterschiedlichen Materialien und Schadensmechanismen. Hier sind Kunststoffe, Kunststoffbindemittel, Abdichtungen und Korrosionsbeschichtungen als Beispiel zu nennen. Durch häufige Schadensanalysen konnte in diesem Segment ein breites Wissen aufgebaut werden und dient sohin als Grundlage für zukünftige Entwicklungen und Forschungsvorhaben.
Schadensanalyse mittel Elektronenmikroskopie