Wissenschaftler*in der Fachrichtung Maschinenbau für die Entwicklung und mechanische Charakterisierung von nanostrukturierten 3D-gedruckten Metamaterialien

Universität Heidelberg - Logo Universität Heidelberg - Logo Universität Heidelberg - Logo Promotionsprojekt im Maschinenbau: Verformbare Keramik durch 3D-Gedruckte Nanostrukturierung Im Rahmen des Exzellenzclusters 3D Matter Made to Order (3DMM2O), das von der DFG (Deutsche Forschungsgemeinschaft) im Rahmen der Exzellenzstrategie gefördert wird, ist eine Promotionsstelle (w/m/d) zu besetzen. Das »Nanoarchitected Metamaterials Laboratory» von Dr. Jens Bauer (Institut für Nanotechnologie, Karlsruhe Institut für Technologie, KIT) sucht eine*n Wissenschaftler*in der Fachrichtung Maschinenbau für die Entwicklung und mechanische Charakterisierung von nanostrukturierten 3D-gedruckten Metamaterialien. TV-L, E13 (75%) Tätigkeitsbeschreibung: Traditionell konzentriert sich die Materialentwicklung auf Chemie und Gefüge von Festkörpern. Metamaterialien gehen über diese Ansätze hinaus und sind aus räumlich strukturierten Bausteinen aufgebaut (z.B. Fachwerk Architekturen). Entkoppelt vom Verhalten des verwendeten Basismaterials ermöglichen räumliche Architekturen eine Bandbreite mechanischer Eigenschaften, die im klassischen Sinne unmöglich wären. Nanostrukturierte Metamaterialien denken dieses Konzept einen Schritt weiter. Durch Miniaturisierung ihrer Architekturen, mittels hochauflösendem 3D-Druck, können sie extreme Material-Größen Effekte ausnutzen. So wird die Architektur zur Methode zur Manipulation ihres eigenen Basismaterials, mit enormem Potential für die Entwicklung zukünftiger multifunktionaler Hochleistungswerkstoffe, wie etwa hochfeste, ultra-leichte Nanolattices. Als Wissenschaftler entwickelst du neuartige nanostrukturierte keramische Metamaterialien mit dem Ziel durch nanoskalige dreidimensionale Architektur Materialgrößeneffekte in Festigkeit, Plastizität, etc. nutzbar zu machen, die bislang nur in einzelnen Nano-Fasern und -Partikeln nachgewiesen wurden. Das gezielte Zusammenspiel von Material- und Struktur-Mechanik sollen so defektinsensitive, duktile Verformungsverhalten mit hochfesten, eigentlich spröden Keramiken ermöglichen. Die experimentellen Aufgaben umfassen die Nanofertigung von Metamaterial Proben, wo durch gezielte Prozessführung verschiedene Materialmorphologien eingestellt werden, die Charakterisierung von deren Verformungsverhalten im Rasterelektronenmikroskop und mittels nanoCT. Wesentlich für die Analyse des Antwortverhaltens werden auch Finite-Elemente Simulationen sein, die ein tieferes Verständnis lokalisierter mechanischer Effekte ermöglichen und das Architekturdesign unterstützen. Arbeitsumfeld: Das Nanoarchitected Metamaterials Laboratory ist ein junges und dynamisches Team mit einer flachen Hierarchie. Es betreibt innovative Spitzenforschung an der Schnittstelle von Maschinenbau, Materialwissenschaft und Fertigungstechnik. Im Exzellenzclusters 3DMM2O sind wir Teil eines multidisziplinären Expertennetzwerks mit internationaler Sichtbarkeit und Zugang zu einer umfangreichen hochmodernen Ausstattung. Weiterhin arbeiten wir mit Partnern an ausländischen Spitzeninstitutionen zusammen. Somit bestehen vielfältige Möglichkeiten zur individuellen wissenschaftlichen Entwicklung, zum Aufbau eines Netzwerks, sowie die Option von Auslandsforschungsaufenthalten. Voraussetzungen: Überdurchschnittlich gutes abgeschlossenes Hochschulstudium (Master) in der Fachrichtung Maschinenbau, Materialwissenschaft, Physik oder angrenzenden Fächern Begeisterung für aktuelle Forschungsthemen und Motivation, diese mitzugestalten Sehr gute Kenntnisse in den Bereichen der Struktur- und Festkörpermechanik Verhandlungssichere Englischkenntnisse in Wort und Schrift Vorkenntnisse in mikromechanischer Prüfung, 3D-Druck oder Finite-Elemente Simulation Erfahrung im Umgang mit CAD-Software und der Datenanalyse mittels MATLAB Bewerben: Bewerbungen sollten nur über unser Bewerbungsportal eingereicht werden. Bitte gebe an, für welche Stelle Du dich bewerben möchten, damit wir Deine Bewerbung entsprechend bewerten können. Die folgenden Dokumente und Daten sind für Deine Bewerbung erforderlich: CV Schul- und Universitätszeugnisse Zeugnisse (BSc und MSc) Anschreiben Motivationsschreiben und Zusammenfassung des Forschungsinteresses Nach der Annahme werden die Doktorand*innen Teil des Promotionsprogramms der »HEiKA Graduate School on Functional Materials«, die junge Wissenschaftler*innen in einem interdisziplinären Umfeld zusammenführt. Die beteiligten Disziplinen umfassen Chemie, physikalische Chemie, Physik, Biophysik, Biologie, Biomechanik, Maschinenbau und Elektrotechnik. Kontakt: Jens Bauer (jens.bauer@kit.edu) 3D Matter Made to Order (3DMM2O) Cluster of Excellence of the Karlsruhe Institute of Technology (KIT) & Heidelberg University www.3dmm2o.de