Doktorand:in für das „a-SMART-Fit“-Projekt (w/m/d) - SMART-Materialien für zukünftige Energiesysteme

Forschung für eine Gesell­schaft im Wandel: Das ist unser Antrieb im For­schungs­zen­trum Jülich. Als Mitglied der Helmholtz-Gemein­schaft stellen wir uns großen gesell­schaft­lichen Heraus­forde­rungen unserer Zeit und erfor­schen Optionen für die digi­tali­sierte Gesell­schaft, ein klima­schonendes Energie­system und res­sour­cen­schüt­zendes Wirt­schaften. Arbeiten Sie gemein­sam mit rund 7.400 Kolleg:innen in einem der größten For­schungs­zen­tren Europas und gestalten Sie den Wandel mit uns!

Der Institutsbereich „Werkstoff­synthese und Herstellungs­verfahren (IMD-2)“ im „Institute of Energy Materials and Devices (IMD)“ bietet ein dynamisches und inter­nationales Arbeits­umfeld. Wir entwickeln Materialien und Komponenten für moderne Energie­wandler und Hoch­leistungs­speicher (insbesondere oxid­keramische Brenn­stoff- / Elektrolyse­zellen, Fest­körper­batterien, Wärme­dämm­schichten für Gasturbinen sowie auch Gastrenn­membranen). Der Schwer­punkt liegt dabei auf anorganischen Werk­stoffen, die als Funktions­schichten aus Pulvern oder über die Gasphase verarbeitet werden. Unsere Arbeit beinhaltet den schnellen Transfer von wissen­schaft­lichen Ergebnissen und der entwickelten Technologien in die Industrie.

Verstärken Sie diesen Bereich zum nächst­möglichen Zeitpunkt als

Doktorand:in für das „a-SMART-Fit“-Projekt (w/m/d)

Selbstpassivierende Metall­legierungen mit reduzierter Thermo­oxidation (SMART) werden für den Einsatz bei hohen Temperaturen in künftigen Energie­systemen entwickelt. SMART kann unter anderem als erstes plasma­seitiges Wand­material zukünftiger Fusions­kraftwerke verwendet werden. Die SMART-Materialien mit Wolfram (W), Chrom (Cr) und Yttrium (Y) verfügen über einzig­artige Eigen­schaften, die sich an die Umgebung anpassen können. Während des regulären Plasma­betriebs verhält sich SMART wie reines Wolfram und zeichnet sich durch eine geringe Zerstäubung durch das Fusions­plasma und geringe Tritium­rückhaltung aus. Im Falle eines Störfalls, bei dem der Reaktor geschädigt und die heiße erste Wand des Fusions­kraftwerks mit der Atmosphäre in Berührung kommt, schützt sich SMART durch die Bildung einer Chrom­oxid­schicht auf seiner Oberfläche, die das Material vor fort­schreitender Oxidation bewahrt. SMART-Materialien werden unter der Leitung des Forschungs­zentrums Jülich in einer Kooperation mit Mitarbeiter:innen aus Forschung und Wissen­schaft sowie Industrie­partner:innen weltweit entwickelt. Derzeit verfolgen wir die Skalierung der SMART-Technologie und planen den Bau und die Erprobung des ersten SMART-Wandel­ements für ein zukünftiges Fusions­kraftwerk.

Sind Sie daran interessiert, unsere Forschung an dem faszinierenden SMART-Material zu unter­stützen, um die erste wasser­gekühlte SMART-Wand­komponente für ein Fusions­kraftwerk zu entwickeln? Die größte Heraus­forderung hierbei ist es, das SMART-Material und den niedrig aktivier­baren Fusions­stahl EUROFER zu kombinieren: beides hoch entwickelte, aber sehr unter­schied­liche Materialien. Eine weitere Heraus­forderung besteht darin, die EUROFER-Träger­struktur zu modifizieren, um mit der innovativen feld­unter­stützten Sinter­technologie (FAST) Kühl­kanäle einzubringen.

Ihre Tätigkeit umfasst die folgenden Schwerpunkte:

• Optimierung des FAST-Sinterns von SMART- und EUROFER-Bauteilen mit Abmessungen bis zu 100 mm mit dem Ziel, niedrige thermische Gradienten in einem speziell ausgestatteten FAST-Sinter­werkzeug zu erreichen
• Fügen von SMART- und EUROFER-Stahl mit der FAST-Technologie: Optimierung der Füge­parameter und Verständnis des Füge­mechanismus
• Detaillierte Untersuchung der Mikro­struktur, der Element­zusammen­setzung und der Phasen­bildung an der SMART-EUROFER-Grenz­fläche unter Verwendung moderner und einzig­artiger Techniken, Geräte und Methoden zur Material­analyse, die am Forschungs­zentrum Jülich und an den Partner­einrichtungen zur Verfügung stehen
• Realisierung von Kühlkanälen in der EUROFER-Träger­struktur zur effektiven Wasser­kühlung während des Plasma­betriebs

• Masterabschluss der Fachrichtung Material­wissen­schaften, Maschinenbau, Chemie­ingenieur­wesen, Physik o. Ä.
• Erfahrung in der Synthese und Verarbeitung von pulver­förmigen Materialien von großem Vorteil
• Grundkenntnisse in der Feuer­fest­material­forschung, der Fusions­wissenschaft und -technologie sowie speziell der Plasma-Wand-Wechsel­wirkung erwünscht, aber nicht entscheidend für die Auswahl
• Fähigkeit, Initiative zu zeigen und eigen­ständig zu arbeiten
• Hervorragende Kooperations- und Kommunikations­fähigkeit sowie die Fähigkeit, als Teil eines Teams zu arbeiten

Wir würden uns über folgende Erfahrungen und Fähigkeiten besonders freuen:

• Mikrostrukturcharakterisierung mittels Elektronen­mikroskopie (SEM), fokussiertem Ionen­strahl und moderner analytischer Werkzeuge, wie EDX und EBSD
• Kenntnisse im mechanischen Legieren
• Erfahrung in der Pulver­verdichtung durch feld­unterstützte Sintertechnik (FAST)
• Gute Beherrschung der englischen Sprache in Wort und Schrift

Wir arbeiten an hoch­aktuellen gesell­schaftlich relevanten Themen und bieten Ihnen die Möglich­keit, den Wandel aktiv mitzu­gestalten! Wir unterstützen Sie in Ihrer Arbeit durch:

• Einen großen Forschungscampus im Grünen, der beste Möglich­keiten zur Vernetzung mit Kolleg:innen sowie zum sport­lichen Ausgleich neben der Arbeit bietet
• Eine hoch motivierte Arbeits­gruppe sowie ein inter­nationales und inter­disziplinäres Arbeits­umfeld in einer der größten Forschungs­einrichtungen in Europa
• Hervorragende wissen­schaftliche und technische Infrastruktur
• Möglichkeit zur Teilnahme an (internationalen) Konferenzen und Projekt­treffen
• Kontinuierliche fachliche Betreuung durch Ihre:n wissen­schaftliche:n Betreuer:in
• 30 Tage Urlaub (in Abhängigkeit vom gewählten Arbeitszeit­modell) sowie alle Brücken­tage und zwischen Weihnachten und Neujahr immer dienstfrei
• Die Möglichkeit zum (orts-)flexiblen Arbeiten, z. B. im Homeoffice
• Weiterentwicklung Ihrer persönlichen Stärken, z. B. durch ein umfang­reiches Trainings­angebot; ein strukturiertes Programm mit Weiter­bildungs- und Vernetzungs­angeboten speziell für Promovierende über JuDocS, das Jülich Center for Doctoral Researchers and Supervisors: fz-juelich.de/en/judocs

Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: go.fzj.de/Benefits.

Die Position ist auf drei Jahre befristet mit der Möglich­keit einer länger­fristigen Perspektive. Die Vergütung erfolgt analog der Entgelt­gruppe 13 (75 %) des Tarif­vertrags für den öffent­lichen Dienst (TVöD-Bund) zuzüglich 60 % eines Monats­gehaltes als Sonderzahlung („Weihnachtsgeld“). Eine über die Grund­vergütung hinaus­gehende Vergütung ist ggf. möglich. Die monat­lichen Entgelte in Euro entnehmen Sie bitte der Seite 66 des PDF-Downloads: go.fzj.de/bmi.tvoed. Informationen zur Promotion im Forschungszentrum Jülich inklusive der Standorte finden Sie hier: fz-juelich.de/gp/Karriere_Docs.