@phdthesis{Zuegner2002,
  author    = {Z{\"u}gner, Sascha},
  title     = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3447},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2002},
  abstract  = {Untersuchungen zum elastisch-plastischen Verhalten von Kristalloberfl{\"a}chen mittels Kraft-Eindringtiefen-Verfahren Die 'registrierende H{\"a}rtepr{\"u}fung' nach dem Kraft-Eindringtiefen-Verfahren hat in den letzten Jahren mehr und mehr an Bedeutung gewonnen, um mechanische Materialparameter vor allem d{\"u}nner Filme und beschichteter Oberfl{\"a}chen im Nanometermaßstab zu messen. Das kontrollierte Eindringen einer Meßspitze in eine Oberfl{\"a}che mit definierter Kraft bei gleichzeitiger Registrierung der zur{\"u}ckgelegten Wegstrecke erm{\"o}glicht die Aufzeichnung sogenannter Kraft-Weg-Kurven. Deren Auswertung liefert quantitative Daten der mechanischen Materialeigenschaften wie H{\"a}rte (H), Elastizit{\"a}tsmodul (E), Bruchfestigkeit oder Kriechanteil. Im Laufe eines pharmazeutischen Herstellungsprozesses m{\"u}ssen fast alle eingesetzten Wirk- und Hilfsstoffe zerkleinert werden. Die dabei geforderten Feinheitsgrade lassen sich oft nur durch den Einsatz effizienter Maschinen, wie zum Beispiel der Luftstrahlm{\"u}hlen erreichen. Dieser energie- und kostenaufwendige Zerkleinerungsprozeß ist bis heute noch nicht vollst{\"a}ndig kontrollierbar. Das makroskopische Verhalten von partikul{\"a}ren Sch{\"u}ttg{\"u}tern, wie etwa deren Bruchfestigkeit, ben{\"o}tigte Bruchkraft oder -energie, wird weitgehend von den elastisch-plastischen Materialeigenschaften mitbestimmt. Demnach sollten H{\"a}rte und Elastizit{\"a}t einen entscheidenden Einfluß darauf haben, ob und in welchem Ausmaß ein Partikelkollektiv zerkleinert wird. Die Eindruckexperimente wurden an vier verschiedenen, handels{\"u}blichen, kristallinen Sch{\"u}ttg{\"u}tern durchgef{\"u}hrt (CaCO3, Natriumascorbat, NaCl, Saccharose). Dabei konnte gezeigt werden, daß sich die einzelnen Proben z.T. erheblich in ihren mechanischen Eigenschaften unterscheiden. Alle untersuchten Materialien sind durch ausgepr{\"a}gtes elastoplastisches Verhalten charakterisiert. W{\"a}hrend der elastische Anteil an der Gesamtverformung f{\"u}r Calcit, Natriumascorbat und Saccharose etwa 30\% betr{\"a}gt, zeigt Natriumchlorid nahezu vollst{\"a}ndig plastische Deformation. Die elastische R{\"u}ckfederung in der Entlastungsphase liegt f{\"u}r Kochsalz jeweils unter 10\%. Ebenso schwanken die gemessenen H{\"a}rtewerte der pharmazeutischen Sch{\"u}ttg{\"u}ter in einem Bereich von 0,4GPa und 3,0GPa. Dabei erweist sich das Calciumcarbonat als h{\"a}rtestes und sehr spr{\"o}des Material (H»3,0GPa und E»85GPa). Im Gegensatz dazu ist das Natriumchlorid sehr weich und leicht plastisch verformbar (H»0,5GPa und E»42GPa). Weiterhin kann der bei einer Vielzahl von kristallinen Materialien nachgewiesene 'indentation size effect', also die Abh{\"a}ngigkeit der H{\"a}rte von der Eindruckgr{\"o}ße, best{\"a}tigt werden. Bei geringen Eindringtiefen ist die H{\"a}rte signifikant erh{\"o}ht, wogegen sie mit zunehmender Indenttiefe auf konstante Werte absinkt. Die Energiezufuhr in Form einer {\"a}ußeren mechanischen Beanspruchung beeinflußt ebenfalls die H{\"a}rte. Art und Ausmaß der Beanspruchung spielen dabei die entscheidende Rolle. Partikel, welche in einer Luftstrahlm{\"u}hle zerkleinert wurden, zeigen im Vergleich zu unbeanspruchten Teilchen signifikant h{\"o}here Werte. Der Grund f{\"u}r diesen H{\"a}rtezuwachs liegt in der Kaltverfestigung des Materials. Die hohe Prallenergie und in deren Folge die Ver{\"a}nderung der partikul{\"a}ren Mikrostruktur f{\"u}hren vor allem bei kleinen, stark beanspruchten Partikeln zu einer gesteigerten H{\"a}rte. Die elastisch-plastischen Parameter sind eng mit der Kristallstruktur und der Orientierung der Atome im Kristallgitter verkn{\"u}pft. Jedoch kann eine Anisotropie bez{\"u}glich der mechanischen Kennwerte f{\"u}r die kristallinen Materialien nicht best{\"a}tigt werden. Eindruckexperimente unter wechselnden Rotationswinkeln ergaben keine statistisch unterscheidbaren Meßwerte.},
  subject      = {Nanostrukturiertes Material},
  language  = {de}
}