Janko Auerswald - Grundlagen der Funktionswerkstoffe für Studium und Praxis

7 Kapitel 6Abb. 6.1 Einfaches Bändermodell von Metallen mit unvollständig besetztem Valenzb...Abb. 6.2 (a) Bei Metallen und ihren Legierungen steigt der spezifische elektrisc...Abb. 6.3 Spezifischer elektrischer Widerstand (a) und sein Temperaturkoeffizient...Abb. 6.4 Einfluss der Legierungsbildung auf den spezifischen elektrischen Widers...Abb. 6.5 Zusammenhang zwischen Leitfähigkeit und Festigkeit von Leiterwerkstoffe...Abb. 6.6 Der Flächenwiderstand einer Schicht ist nichts anderes als der spezifis...Abb. 6.7 Ausgewählte Temperaturkoeffizienten des spezifischen elektrischen Wider...Abb. 6.8 Richtwerte für die Thermospannung gegen Kupfer. Eigene Darstellung. Que...Abb. 6.9 Metallische Thermoelementpaarungen mit Angabe der Thermospannung (a) un...Abb. 6.10 Maximalwerte von Spannung U und Strom I ohne Lichtbogenbildung für aus...

8 Kapitel 7Abb. 7.1 Mechanismus der Eigenleitung im Atomgitter- und im Bändermodell. Durch ...Abb. 7.2 Mechanismus der p-Störstellenleitung im Atomgitter- und im Bändermodell...Abb. 7.3 Mechanismus der n-Störstellenleitung im Atomgitter- und im Bändermodell...Abb. 7.4 Der p-n-Übergang, bevor p- und n-Bereich miteinander in Kontakt kommen....Abb. 7.5 Erklärung des Aufbaus der Diffusionsspannung am p-n-Übergang. Wenn sich...Abb. 7.6 Kennlinie einer Diode. Im Durchlassbereich muss zuerst die Diffusionssp...Abb. 7.7 Der p-n-Übergang mit Durchlassspannung. Sobald die Diffusionsspannung d...Abb. 7.8 Energieübergänge in Dioden mit Durchlassspannung. (a) Direkter Übergang...Abb. 7.9 (a) Zweistoffsystem InSb-GaSb mit vollständiger Löslichkeit und einer k...Abb. 7.10 III–V-Halbleiter für Leuchtdioden. Wegen der vollständigen Löslichkeit...Abb. 7.11 Der p-n-Übergang mit Sperrspannung und breiter Raumladungszone. Das Er...Abb. 7.12 Zonenschmelzverfahren – schematischer Aufbau und schematische Darstell...Abb. 7.13 (a) Schematischer Ablauf des Czochralski-Verfahrens zur Züchtung von E...Abb. 7.14 Die „klassischen“ Kohlenstoffkristallstrukturen Graphit (a) und Diaman...Abb. 7.15 Kohlenstoff in Form von Nanopartikeln als Fulleren (a) und Kohlenstoff...Abb. 7.16 Graphen ist praktisch eine Lage von Graphit und so etwas wie der Grund...

9 Kapitel 8Abb. 8.1 Weltkunststoffproduktion in den letzten fünf Jahrzehnten. Eigene Darste...Abb. 8.2 Einteilung der Kunststoffe nach ihrem chemischen Vernetzungsgrad.Abb. 8.3 Grundbausteine der Polymerketten der vier Massenpolymere PE, PP, PVC, P...Abb. 8.4 Einfluss der Kettenlänge auf die Zugfestigkeit.Abb. 8.5 Polyimid ist ein Polymer mit sehr hoher Festigkeit und Schmelztemperatu...Abb. 8.6 Amorpher thermoplastischer Kunststoff (a) und teilkristalliner thermopl...Abb. 8.7 Vergleich der Eigenschaften von Low-Density- (LD) und High-Density-(HD-...Abb. 8.8 Überblick über die Einsatzgebiete von Kunststoffen in Deutschland (2018...Abb. 8.9 Konjugierte Doppelbindungen in Polyacetylen. Jede zweite Bindung ist ei...Abb. 8.10 Typische aromatische Polymerhalbleiter mit konjugierten Doppelbindunge...Abb. 8.11 Collage von abfotografierten OLED-Bildschirmmotiven eines Smartphones....Abb. 8.12 (a) Funktionsweise eines auf Elektrophorese basierenden elektronische ...Abb. 8.13 (a) Schematischer Aufbau einer Polymer-Solarzelle; (b) schematischer A...Abb. 8.14 Einteilung der Biopolymere in einer klassischen Vier-Quadranten-Darste...Abb. 8.15 Formel der Polylactide. Die biologische Zersetzung beginnt an den viel...

10 Kapitel 9Abb. 9.1 (a) Das magnetisches Bahnmoment M Beines Elektrons trägt zum diamagneti...Abb. 9.2 Die Nebengruppen-Elemente Mn, Fe, Co und Ni aus der 4. Periode des Peri...Abb. 9.3 Feldlinienverlauf B und Magnetisierbarkeit M von Diamagneten, Paramagne...Abb. 9.4 Schematische Darstellung der verschiedenen Arten des kollektiven Magnet...Abb. 9.5 Schematischer Verlauf der quantenmechanischen Austauschkraft (Austausch...Abb. 9.6 Ferrimagnetische inverse Spinellstruktur des keramischen Weichferriten ...Abb. 9.6 Fortgesetzt Ferrimagnetische inverse Spinellstruktur des keramischen We...Abb. 9.7 Weiss’sche Bezirke und Blochwände. (a) Unmagnetisiertes ferromagnetisch...Abb. 9.8 Hysteresekurve von Weichmagneten (Transformatorbleche, Spulenkerne, Mag...Abb. 9.9 (a) Vorzugsorientierung der Eisenkristalle in der Goss-Textur. Die Würf...Abb. 9.10 Nutzung der Goss-Textur für Transformatorbleche. Die leicht ummagnetis...Abb. 9.11 Hysteresefreie Magnetisierungskurve einer amorphen Eisenlegierung. Amo...Abb. 9.12 Induktionskochplatte mit ebenen Kupferspulen, die das Magnetfeld mit e...Abb. 9.13 Übersichtsdiagramm. Weichund hartmagnetische Werkstoffe werden entspre...Abb. 9.14 Magnetischer Datenspeicher und schematischer Aufbau des Schreib-Lese-K...Abb. 9.15 Funktionsweise eines Lesekopfs basierend auf Ferromagnetismus und Anti...Abb. 9.16 (a) Gebiet des supraleitenden Zustandes, begrenzt durch eine kritische...Abb. 9.17 (a) Supraleiter 1. Art verdrängen ein äußeres Magnetfeld aus ihrem Inn...Abb. 9.18 Vereinfachte Darstellung der Elementarzelle von YBa 2Cu 3O 7- δ. In diesem...

11 Kapitel 10Abb. 10.1 Elektronenpolarisation (EP) kommt in allen Werkstoffen vor. Die Elektr...Abb. 10.2 Ionenpolarisation (IP) in Keramiken mit Ionenbindung. Die Ionen auf ih...Abb. 10.3 Orientierungspolarisation (OP) von Kristallwasser in Silikatkeramik (s...Abb. 10.4 Frequenzabhängigkeit der Polarisationsmechanismen OP, IP, EP und ihr A...Abb. 10.5 Typische Werte der Dielektrizitätszahlen ε rverschiedener Dielektrika ...Abb. 10.6 Herleitung von tan δ und Ersatzschaltbild eines Kondensators mit Diele...Abb. 10.7 Silikongebundene Kunstglimmerplatte für Mikrowellenfenster. Sie kommt ...Abb. 10.8 Dreistoffsystem Kaolin-Quarz-Feldspat für isolierende Elektroporzellan...Abb. 10.9 (a) Elementarzelle der Bariumtitanatstruktur oberhalb der Curie-Temper...Abb. 10.10 Hysteresekurve eines Ferroelektrikums bei der Umpolarisierung ( E – äu...Abb. 10.11 Piezoelektrischer Effekt beim Quarz. Durch elastische mechanische Kom...

12 Kapitel 11Abb. 11.1 Veranschaulichung von Brechungsgesetz und Totalreflexion.Abb. 11.2 Schematischer Aufbau, radialer Verlauf des Brechungsindex n , Wegstreck...Abb. 11.3 Schematischer Aufbau einer Laserdiode (a). Der technische Stromfluss i...Abb. 11.4 Schematischer Aufbau eines refraktiven WDM. Die verschiedenfarbig geze...Abb. 11.5 Schematischer Aufbau von Faserlasern (EDFA) für die optisch-optische S...Abb. 11.6 Filigrane mit UKP geschnittene Komponenten aus rostfreiem Edelstahl.Abb. 11.7 Mit UKP lassen sich die Wärmeeinflusszonen heißer Laser im Material ve...Abb. 11.8 Große Materialvielfalt in der UKP-Laserbearbeitung. (a) Elektrode aus ...Abb. 11.9 Schneiden mit UKP ergibt Kanten von extrem guter Schnittqualität. Der ...Abb. 11.10 Mit UKP gebohrte Lautsprecherlöcher in hochfester Aluminiumlegierung.Abb. 11.11 Mit Dreh- oder Trepanieroptiken kann man den Laserstrahl schräg anste...Abb. 11.12 Kalter Abtrag mit hoher Qualität. UKP-Laserablation von Goldleiterbah...Abb. 11.13 Erzeugung von Laserlicht mit zirkularer Polarisation für isotrope Las...Abb. 11.14 Funktionsweise und Herstellung des Magischen Zifferblatts der Uhrenma...

13 Kapitel 12Abb. 12.1 Reinraum mit Überdruck und laminarem Luftstrom von oben nach unten. Di...Abb. 12.2 Photolithographie, schematische Darstellung: (a) Belichtung des Photor...Abb. 12.3 Ätzprofile (blau: Ätzmaske, z. B. Photoresist; grau: Wafer). (b) Isotr...Abb. 12.4 Isotropes Ätzprofil einer beidseitig photolithographisch geätzten Edel...Abb. 12.5 Schematische Ätzprofile von anisotrop mit KOH geätzten inversen (nach ...Abb. 12.6 Reale anisotrope Ätzprofile in Silizium nach 5, 10, 30 und 45 min Ätzz...Abb. 12.7 (a) Trockengeätzte (DRIE) Siliziumgussform für die Abformung von mikro...Abb. 12.8 (a) Schematischer Ablauf des Lift-off-Verfahrens. Ausgehend von der ph...Abb. 12.9 Mikropumpe mit 50 μm hohen Goldelektroden (miteinem roten Pfeil markie...Abb. 12.10 Beispiel eines piezoresistiven Drucksensors mit Gold-Wire-Bonds alsKo...Abb. 12.11 PZT-Kristallstruktur oberhalb (a, kubisch) und unterhalb der CurieTem...Abb. 12.12 (a) Transversaler inverser piezoelektrischer Effekt. Die Dehnung e (h...Abb. 12.13 Bewegungshysterese eines ferroelektrischen PZT-Piezoelements bei bi p...Abb. 12.14 (a) Ultraschallbild eines noch ungeborenen Kindes; (b) Aufkonzentrati...Abb. 12.15 Trockengeätzte (DRIE) kapazitive Kammstrukturen aus Silizium für Gyro...Abb. 12.16 Typische Kennlinien des spezifischen elektrischen Widerstandes ρ von ...Abb. 12.17 Metallisches Thermoelement, das auf dem Seebeck-Effekt beruht. (a) Sc...Abb. 12.18 Schematische Darstellung eines Halbleiter-Peltier-Elements. Im p-Halb...Abb. 12.19 Piezoaktuiertes PikoliterDosiersystem zur Beschichtung eines implanti...Abb. 12.20 Hall-Element und Entstehung der Hall-Spannung U Hentsprechend der Lor...Abb. 12.21 Lichtmikroskopische Aufnahmen eines Smartphonedisplays. (a) Mitdem Li...Abb. 12.22 Lab-on-Chip-Systeme. (a) Kontaktloses Sortieren von Blutzellen durch ...