MAX Phases and related nanolaminated ceramics
- Reference number
- SR07-0007
- Start and end dates
- 080801-120731
- Amount granted
- 3 440 000 SEK
- Administrative organization
- Linköping University
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
We propose to recruit Prof. Michel Barsoum of Drexel University - who is THE world-leading scientist on MAX phases - to spend a sabbatical at Linköping. Mn+1AXn phases are a new class of solids (n = 1 to 3, M = early transition metal, A = A-group element and X = C or N). In these layered hexagonal compounds, A layers separate MX slabs. These >60 solids incl. the archetype Ti3SiC2, are thermodynamically stable nanolaminates - with unique properties of metalic and ceramic attributes, e.g., reversible dislocation-based deformation combined with machinability, thermal and electrical conductivities. While the potential of bulk MAX phases for high-T structural applications is beginning to be realized, little is understood about their functional properties. During 2008-2010, we will make application-inspired basic research on: •"Solid solutions of MAX carbides including quaternary systems and employing strategic thin film processing •"MAX nitrides for Ohmic contacts to wide-band gap nitrides, e.g. Ti2GaN onto GaN wafers •"Expanding our battery of advanced material’s characterization tools, incl. stress-strain analysis via cyclic spherical nanoindentations – a technique of Prof. Barsoum - and probing of electronic, optical and magnetic properties •"Integration of ab initio calculations for predicting stability of new phases and understanding measured properties The research will have a direct impact for applications of ABB, Kanthal and Impact Coatings.
Popular science description
Materialforskning är full av spänning och intrig. Det är inte ofta ett nytt material upptäcks och det är än mera sällsynt att det per omgående finner tillämpningar på grund av unika och funktionella egenskaper. Detta är fallet för MAX-faserna som skapats av Prof. Michel Barsoum från Drexel University i Philadelphia, PA, USA. Materialet finns i ett femtiotal varianter och uppträder i form av nanolaminerade keramer. Det har en unik kombination av goda elektriska kontaktegenskaper, god korrosionsbeständighet och god nötningsbeständighet. Denna intressanta egenskapsprofil gör det till ett konkurrenskraftigt alternativ för beläggning av t.ex., elektriska kontakter och termiska barriärskikt. Kunskapen kring hur undermaterialet ska tillverkas till perfektion och hur det fungerar i sitt innersta är dock en vit fläck på forskningskartan. Samtidigt så besitter Sverige idag en strategisk möjlighet att bli först med flera tillämpningar kring MAX-faser. Vi har redan gjort genombrottet att ta fram den första fungerande ytbeläggningsprocessen för MAX-fas. Företag som Kanthal AB i Hallstahammar, ABB AB i Västerås och Impact Coatings AB i Linköping (ett spinn-off-företag från Linköpings universitet) ligger i startgroparna för att lansera produkter av MAX-fas. Genom att bjuda in Prof. Barsoum till Linköping får Sverige tillgång till unik och strategisk komepetens och inspiration för strategisk forskning på nya MAX-fasmaterial och fenomen. Michel Barsoum tillhör den absoluta världstoppen inom området med flera publikationer i de ansedda tidskrifterna Science och Nature. Han har också uttrycket ett starkt intresse att få växelverka med värdgruppen i Sverige, vilken är avdelningen för tunnfilmsfysik vid Linköpings universitet under Professor Lars Hultman. Forskarna där driver tillsammans med kollegor från Uppsala universitet ett större strategiskt forsknngscentrum med stöd från SSF. Förväntningarna är höga på forskarna som har ambitionen att dresera atomer på nanonivån.