Das Sintern von mikrometergroßen Polymerpartikeln ist von praktischer Bedeutung beim sog. Rotationssintern zum Herstellen von Hohlkörpern und für die Fertigung von Prototypen oder Kleinstserien mit Hilfe des Selektiven Lasersinterns. Bisherige experimentelle Studien zur Kinetik des Sinterns von Polymerpartikeln beschränkten sich auf die Vermessung der Sinterhals-Durchmesser zwischen zwei Teilchen mit Hilfe optischer Mikroskopie. Wegen der begrenzten Auflösung wurden nur Teilchen im Milimeter-Bereich untersucht. In dieser neuen Studie soll das frühe Stadium des Sinterns mittels Kraftmessungen zwischen mikrometergroßen Polymerteilchen mit der sog. Colloid Probe Technik untersucht werden. Dabei werden die Kräfte zwischen einzelnen mikrometergroßen Teilchen mit Hilfe der Rasterkraftmikroskopie (Atomic force microscopy / AFM) vermessen. Die zeitliche Zunahme der Haftkräfte soll in Abhängigkeit von Sintertemperatur, Teilchengröße, Andruckkraft und –zeit gemessen werden. Parallel dazu sollen die Durchmesser der Sinterhälse mit Hilfe von 3D-Tomographie ausgemessen werden. Hierzu wird eine Kombination von Materialabtrag mit Hilfe eines focussierten Ionenstrahls (Focused Ion Beam / FIB) und Abbildung mit dem Rasterelektronenmikroskop eingesetzt, um die Proben scheibchenweise abzutragen, die Oberfläche abzubilden und die Bilder per Bildanalyse-Software zu einem 3D-Bild zusammenzusetzen. Die Ergebnisse sollen dann mit bestehenden Modellen des Sinterns von Polymerpartikeln verglichen werden. Eine theoretische Modellierung des Sinterns wird parallel durch einen Projektpartner an der Universität Twente / Niederlande erfolgen.
Das MPI für Polymerforschung ist ein international ausgerichtetes Forschungsinstitut mit über 500 Mitarbeitern. Wir bieten Ihnen ein hervoragend ausgestattetes Umfeld für Ihre Arbeit. In unserer Arbeitsgruppe stehen mehrere AFMs sowie ein FIB Dualbeam Gerät zur Verfügung. Unserer Gruppe ist international führend auf dem Gebiet der Kraftmessungen mit AFM und insbesondere der Colloid Probe Technik. Die Promotion erfolgt entweder über den Fachbereich Physik oder Chemie der Johannes Gutenberg Universität Mainz. Die Finanzierung der Doktorarbeit erfolgt über das Schwerpunktprogramm PiKo der DFG. Dazu gehören auch regelmäßige (ca 2x pro Jahr) Treffen zum Erfahrungaustausch mit den Doktoranden der anderen Arbeitsgruppen und Gastaufenthalte (ca 1x pro Jahr) beim Projektpartner in Twente. Wir erwarten von Ihnen ein abgeschlossenes Studium in Physik oder Chemie mit Interesse an oberflächenphysikalischen Fragestellungen.
Ihre Bewerbung richten Sie bitte an:
Dr. Michael Kappl