Magnetron sputteren van dunne laag sensoren voor self-sensing composieten

Groep: DRAFT
Contactpersoon/begeleider: Florian Cougnon
Promotor:  Prof. Diederik Depla

Inlichtingen: tel. 09/264.43.42 of contacteer rechtstreeks een betrokken persoon (de contactgegevens opvragen door op de naam te klikken)

Trefwoorden: composieten, sensoren, en sputterdepositie

Inleiding

Vezelversterkte composieten hebben een hoge specifieke stijfheid en sterkte. Ze zijn daarom erg in trek voor lichtgewicht toepassingen in de transportsector, de sport- en recreatiesector en de lucht – en ruimtevaart. Vandaag de dag is er een toenemende vraag om deze composieten te voorzien van self-sensing eigenschappen. Onder een self-sensing composiet verstaan we een materiaal uitgerust met ingebedde sensoren die het mogelijk maken omgevingsfactoren zoals temperatuur, druk en belasting te monitoren. Dunne laagsensoren kunnen ingebed worden zonder grote impact op de levensduur, de integriteit, en de mechanische eigenschappen van het composiet. Dit is het belangrijkste verschil met de meer gebruikelijke vezel-, folie- of micro-sensoren. Deze veroorzaken geometrische en materiële discontinuïteiten wanneer ze in het materiaal ingebed worden.

Om dunne laagsensoren te synthetiseren kan magnetron sputterdepositie gebruikt worden. Magnetron sputteren is een vacuümdepositietechniek met een dominante positie in de dunne-laag industrie. De georkestreerde samenwerking tussen magnetisme, plasma en elektrisch veld maakt het mogelijk om op metallische, oxide of nitride dunne lagen af te zetten. Tijdens het sputterproces word het bronmateriaal door een ionenbombardement tot een damp omgezet. Deze damp condenseert op een substraat onder de vorm van een dunne laag. De laagdikte varieert van enkele nanometers tot micrometers. Dunne lagen maken deel uit van je dagdagelijkse leven in toepassingen zoals touchscreen technologie voor je smartphone, TCO coatings voor zonnecellen, optische coatings voor warmtecontrole en energiebesparing in de glasindustrie, micro-elektronica en nog veel meer.

Figuur 1 : Een magnetron ontlading (links) Voorbeeld van een dunne laag reksensor (rechts)
Figuur 1 : Een magnetron ontlading (links) Voorbeeld van een dunne laag reksensor (rechts)

Doelstelling

Het doel van deze masterproef is de ontwikkeling van een dunne-laagreksensor voor het monitoren van de vervorming van een composiet onder invloed van belasting.

Om dit doel te bereiken zal de student(e) zich eerst verdiepen in de basiseigenschappen van magnetron sputteren en dunne-laaggroei, bijgestaan door theoretische modellen en analytische technieken zoals XRD en SEM. Deze kennis zal dan door de student(e) aangewend worden voor de sputterdepositie van een zelf ontworpen dunne-laagreksensoren. Finaal zullen deze sensoren in het compositie worden geïntegreerd om vervolgens getest te worden op zijn self-sensing eigenschappen.

Deze masterproef is opgebouwd uit een uitdagend takenpakket waarbij de student(e) vertrekkend van fundamenteel onderzoek zal toewerken richting applicatie met een evenwichtige afwisseling tussen theoretisch en experimenteel werk. We zijn op zoek naar een enthousiaste student(e), klaar om deze uitdaging aan te gaan en zijn/ haar creatieve en wetenschappelijke geest in volle overtuiging toe te wijden aan het leveren van een bijdrage aan deze nieuwe generatie composiet materialen. Naast koffie en een bureau in de onderzoeksgroep DRAFT kan de student(e) rekenen op intensieve ondersteuning om dit onderzoek tot een goed einde te brengen.

Contacteer ons via mail of kom gerust eens langs voor een verkennend gesprek op Campus De Sterre, building S1, Krijgslaan 281, 9000 Gent.

We kijken er al naar uit jou te ontmoeten!