Date post: | 06-Apr-2015 |
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1
Mini-Solarmodul
»Mini-Modul«: Modellsystem eines kunststoffbasierten SolarmodulsBild: Fraunhofer IWM
Aufgabe Vereinfachung und Beschleunigung
des Montageprozesses von PV-Modulen
Ergebnis Solarmodul mit integrierten
Funktionen in Leichtbauweise
3-Schicht-Aufbau:
Thermoplastische Kunststoffscheibe
Polyurethan-Reaktivsystem (Verkapselungsmaterial)
GFK-Trägerstruktur
© Fraunhofer IWM Halle
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Energie & Umwelt
2
Si Quantenpunkte in einer SiC Matrix
Si Quantenpunktschichten sollen als Si-kompatibles Material mit einer Bandlücke von 1.7eV in Tandemsolarzellen eingesetzt werden.
Forschungsthemen
Bandlücke von >1.1eV mit Si-Nanokristallen < 6 nm
Elektrisch Leitfähige Matrix aus SiC
Entwicklung einer Zellstruktur
Entwicklung einer Tunneldiode zur monolithischen Verschaltung
Optisches Confinement der Zellen
© Fraunhofer ISE
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
TEM-Bild einer SiC Multilagenstruktur
Messung des Si/C Gehaltes
Energie & Umwelt
3
Photonische Kristalle für c-Si Solarzellen
1: Photonische Kristalle aus amorphem Siliciumkarbid als hocheffiziente Rückseitenstreuer für Silicium Solarzellen.
Elektrisch leitfähige und optisch streuende Schichten sollen in eine Silicium Hocheffizienzsolarzelle integriert werden.
Forschungsthemen Passivierung der c-Si Oberfläche
Aufbringung von PMMA Kugeln und Infiltration derselben mit amorphem SiC
Kontaktbildung mittels Laserprozessen
Ergebnis Stromgewinn von 0.3 mA/cm2 ohne Verluste in der offenen Klemmenspannung
© Fraunhofer ISE
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
Energie & Umwelt
4
Rückseitengitter
Verbesserte optische Eigenschaften gewinnen zunehmend an Bedeutung für stetig dünnere Solarzellen
Das Konzept
Gitterbeugung führt zu längeren Lichtwegen in der Solarzelle
Dadurch erhöht sich die Absorption und Material kann eingespart werden
Unser Ansatz
Herstellung mittels Inteferenzlithographie und fortschrittlicher Prägetechniken
Simulation mit selbstentwickelter Methodik
Ergebnis
Beugungsgitter sind ein vielversprechender Ansatz zur Verbesserung von Solarzellen
© Fraunhofer ISE
Gitter auf der Rückseite eines Silicium Wafers. Über dem Gitter befindet sich eine Schicht SiO2 zur Passivierung sowie ein Aluminiumspiegel.
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Eigenforschung Photonic-Si
Energie & Umwelt
5
Photonische Kristalle für Solarzellen
Photonische Kristalle weisen außergewöhnliche optische Eigenschaften auf und können auf vielfältige Weise zur Verbesserung von Solarzellen dienen
Unsere Kompetenz Simulation photonischer Kristalle mit
Hilfe wellenoptischer Methode
Herstellung photonischer Strukturen mittels Interferenzlithographie
Erarbeitung von Konzepten zum Einsatz photonischer Kristalle in Solarzellen
Untersuchung und Charakterisierung photonischer Konzepte
© Fraunhofer ISE
Simulation des elektrischen Feldes innerhalb eines photonischen Kristalls
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Energie & Umwelt
6
Hochkonversion niederenergetischer Photonen
EQE einer Siliciumsolarzelle mit ausgedehntem Empfindlichkeitsbereich durch Hochkonversion. Im blauen Bereich soll ein zweites lumineszentes Material Photonen sammeln und im nutzbaren Bereich emittieren
Photonen mit Energien unterhalb der Bandlücke werden von Solarzellen nicht genutzt
Die Aufgabe Die niederenergetischen Photonen durch
Hochkonversion in nutzbare Photonen umwandeln
Ergebnis Der genutzte Spektralbereich wurde
ausgedehnt
Ein Effekt auf den Kurzschlussstrom einer Silicium Solarzelle wurde gezeigt
Ausblick Durch Kombination mit einem zweiten lumineszenten Material soll der genutzte Spektralbereich weiter ausgedehnt werden
© Fraunhofer ISE
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS, EU-Projekt Nanospec
Energie & Umwelt
7
Lithium-Batterien: Material- und Zellentwicklung
Verbesserte Materialien zur effizienten Energiespeicherung in Lithium-Batterien
Herausforderung Reduzierung der Kosten und erhöhte
Sicherheit sind Schlüssel für zukünftigen Einsatz von Li-Zellen
Lösungsansatz Entwicklung kostengünstiger und
zuverlässiger Zellkonzepte und Materialien
Test von Batteriezellen unter Anwendungsbedingungen und Fehleranalyse
© Fraunhofer IKTS
Verbesserte Li-Batterien: von der Material- über Zellentwicklung bis zum anwendungsnahen Test
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
Energie & Umwelt
88
Zustandsüberwachung an Windkraftanlagen
© Fraunhofer IZFP
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Aufgabe Entwicklung von selbstdiagnostizierenden
Strukturen (drahtlos, energieautark, strukturintegriert) für Verbundwerkstoffe
Instrumentierung von Ermüdungstests
Ergebnis Zustandsüberwachungssysteme (Structural
Health Monitoring) basierend auf akustischen (aktiv, passiv) und schwingungsmechanischen Methoden
Robuste Elektronik für die Langzeitüberwachung
Akustische und optische Sensoren, Sensornetze mit Mikrocontroller und Signalverarbeitung
Dynamischer Blatttest (Schallemission)
Rotorblattprüfung auf
dem Teststand bei der
IMA GmbH Dresden
Energie & Umwelt
9
Cellulosische Spinnfasern als Verstärkung
Processing mit biobasierten Matrixpolymeren (z.B. PLA, PHB, Polysaccharidester)
Vollständig biobasierte/ bioabbaubare Composite- Materialien und Bauteile
Biobasierte Faserverbundwerkstoffe
© Fraunhofer IAP
Materialien und Technologien für die Zukunft
Energie & Umwelt
10
Infrarot-aktive Fluoreszenzkonzentratoren
1: Prinzip eines Fluoreszenzkonzentrators2: EQE von Fluoreszenzkonzentratorsystemen die zeigt, welche Spektralbereich noch ungenutzt sind
Fluoreszenzkonzentratoren ermöglichen Sonnenlicht ohne Nachführung zu konzentrieren
Die Aufgabe Der ausgenutzte Spektralbereich muss
ins Infrarote ausgedehnt werden, um ausreichende Wirkungsgrade zu erzielen.
Unser Ansatz Lumineszente Nanokristalle werden in
transparente Matrixmaterialien eingebettet.
An den Kanten werden angepasste Siliciumsolarzellen angebracht
Challenge CODIS
c
E1
E2
Escape cone
Reab
sorption and emission
Dye
Radiation
Solar cell
Solar cell
Collector plate
System 1System 2
Zu nutzender Bereich
Energie & Umwelt
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
© Fraunhofer ISE
1111
ZfP für Faserverbundwerkstoffe
© Fraunhofer IZFP
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Aufgabe Qualitätssicherung im Leichtbau
Entwicklungsbegleitende Prüfung
Prüftechnik für den Einsatz vor Ort
Ergebnis Wirbelstromprüfung auf Delaminationen
und Impakts
Volumenprüfung von CFK mittels akustischer Phased-Array-Technologie und Automation
Thermographie
Röntgentomographie und Laminographie
Detektion von Porenin CFK mittels Röntgen
Wirbelstromscanner für CFK-Rohgelege
Thermographie an einem GFK-
Rotorblatt
Mobilität
12
Aufgabe
Prognosefähige Simulationen des dynamischen Materialverhaltens von FVK
Dynamisches Materialverhalten von FVK-Verbundmaterialien Innovation aus dem Fraunhofer-Verbund Werkstoffe, Bauteile
Faserverstärkte Kunststoffe (FVK) in Crash-relevanten Bauteilen aufgrund des Leichtbaupotentials
Ergebnis
Entwicklung eines prognosefähigen numerischen Materiamodells für FVK
Berücksichtigung der faserinduzierten Anisotropie
Materialcharakterisierung
Prozesssimulation
Modell Faserorientierung
Validierungsexperiment: Impaktversuch
Mobilität
13
Problem
Simulation of dynamic material behavior of FRP with predictive capacity
Dynamic Material Behavior of Fiber Reinforced Composites Innovations of Fraunhofer Group for Materials and Components
Application of Fiber Reinforced Plastics (FRP) in crash relevant components due to their potential in weight reduction
Result
Development of a numeric material model for FRP with predictive capacity
Consideration of anisotropic properties due to local fiber orientation
Material characterization
Process simulation
Model of fiber orientation
Validation: Impact experiment
Mobility
14
Sichere Faserverbundkomponenten im Flugzeugbau
Flugzeugstrukturen aus Kohle-faserverstärkten PolymerenBild: Fraunhofer IWM
Herausforderung
Vorhersage des Einsatzverhaltens
Reduzierung von teuren Experimenten durch virtuelle Bauteiltests
Zuverlässige Daten für Auslegung und Prototyping
Ermüdung von Metall-Composite-Fügeverbindungen
Lösungsansatz
Mikrostrukturbasierte Werkstoffmodellierung
Simulation von Schädigung und Delamination
© Fraunhofer IWM
Simulation
Mobilität
15
Reaktionsmechanismen in Katalysatoren
Herausforderung
Designvorgaben und Funktionsbewertung für neue Katalysatoren
Was genau geschieht auf der quantenchemischen Ebene?
Lösungsansatz
Aufklärung der Reaktionsmechanismen bei der Abgaskatalyse in Abhängigkeit der Oberflächenstruktur durch atomistische Simulation
© Fraunhofer IWM
Abgas-Katalysator
Quantenchemische Rechnungen der Reaktionen
Simulation
Mobilität
16
Aufgabe Entw. einer Beinprothese mit kontinuierlich an
die Laufzustände anpassbarer Gangcharakteristik
Selbstregelung durch Veränderung der Steifigkeit des Fußes sowie durch aktive Regelung des Kniemoments
Ergebnisse neuartiges piezoelektrisches Ventil (Prototyp)
für das Knie
Veränderliche Steifigkeit der Basisfeder (künstlicher Fuß) bis 10 % (ohne Abrollen)
Energierückgewinnungssystems und dessen Integration in den Prothesenschaft
Adaptive Beinprothese
Adaptive BeinprotheseIndustriepartner: Otto Bock Health Care
© Fraunhofer LBF
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Gesundheit
1717
Optical Diagnosis and Nano Particles for Medicine
© Fraunhofer IZFP
Innovations by Fraunhofer MATERIALS
Objectives Development of a system for fast biopsy
»Point-of-Care-Pathology« in prostate cancer diagnosis
Application of nanodiamond particles for medical diagnosis and therapy
Results Prototype based on time resolved
Fluorescence Spectroscopy, applied in clinical tests for contactless determination of the dignity of the tissue (normal/tumor)
Application of biologically activated nanodiamond particle (BaNDiT) to mark cancer cells and address cell organelles at very low cell toxicity
Fluorescent nanodiamondsmark cancer cells.
Measurement of time resolved fluorescence
Health
1818
Optische Diagnose und Nanoteilchen für die Medizin
© Fraunhofer IZFP
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Aufgabe Entwicklung eines Systems für schnelle
Biopsie-Tests zur »Point-of-Care-Pathologie« bei der Prostata-Krebsdiagnose
Einsatz von Nanodiamant-Teilchen für medizinische Diagnose und Therapie
Ergebnis Prototyp auf der Basis von zeitaufgelöster
Fluoreszenz-Spektroskopie im klinischen Test zur berührungsfreien Bestimmung der Dignität des Gewebes (gesund/Tumor)
Einsatz biologisch aktivierter Nanodiamant-Teilchen (BaNDiT) zur Markierung von Krebszellen und Adressierung von Zellorganellen bei sehr geringer Zelltoxizität
Fluoreszierende Nanodiamant-Teilchen markieren Krebszellen.
Messung der zeitaufge-lösten Fluoreszenz
Gesundheit
19
Identifizierung und Charakterisierung von Materialien als potenzielle Emissionsquellen
Freisetzung von flüchtigen Substanzen und Partikeln aus:
Materialien
Geräten
Teilen
Nanopartikel-Analyse
Untersuchung „nanohaltiger“ Materialien und Produkte
Resonanzwaagen als Sensoren
Gesundheit
2020
Modellierung und Simulation für die ZfP
© Fraunhofer IZFP
Aufgabe Optimierung komplexer Prüf- und
Überwachungssysteme
Auslegung von Sensoren
Signalauswertung
Ergebnis Entwicklung von Simulationsprogrammen auf der
Basis der Finiten Integrationstechnik
Realitätsnahe Untersuchung der Wechselwirkung physikalischer Felder mit Bauteilkomponenten und Fehlstellen
Rekonstruktion und Charakterisierung des untersuchten Bauteils aus experimentellen Daten
Bildgebende Verfahren bislang nicht erreichter Qualität durch direkte Verknüpfung von Simulation und Inversion
Beratung bei der Anwendung komplexer Modellierungs- und Simulationswerkzeuge als Dienstleistung
Numerische Modellierung beim Ultraschall-Prüfkopfentwurf
Elastodynamische Bauteilsimulation
Wandlerapertur
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Maschinen- & Anlagenbau
2121
Röntgen-Computertomographie zur Bauteilprüfung
© Fraunhofer IZFP
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
Röntgen-Computer-Tomograph und Fehlerdarstellung
Aufgabe Entwicklung zerstörungsfreier Verfahren
zur Fehlerprüfung an komplexen Materialien und Bauteilen
Ergebnis Feinfokus-Röntgenröhre zur Nutzung der
geometrischen Vergrößerung
Ortsempfindliche, der Prüfaufgabe angepasste Detektoren
Schnelle Rekonstruktionsalgorithmen
Automatisierte Bildverarbeitung und Befunddarstellung
Großanlagen und Desktopsysteme
Maschinen- & Anlagenbau
22
Wirtschaftliche Produktionstechnologien für optische Systeme
Heißformgebung für hochgenaue Optiken aus Glas
Wirtschaftlicher Herstellprozess
höchste Präzision (< /10)
Lösungsansatz neue Formwerkzeuge , Beschichtung,
schneller Heißprägeprozess
© Fraunhofer WISA Tailored Optics - IWM, IPT, IKTS, IOF, IWU
Asphärische FAC-Zylinderlinse(12x1x0.8 mm3) Bild: Fraunhofer IWM
IWM, September 2009
0
1
0.5
IWM, Stand Januar 2009
0
1
0.5
Referenzlinse (teure Einzelfertigung)
Strahlprofil, Leistung, entsprechen Referenz
Strahlprofile, Leistung
IWM, September 2009
0
1
0.5
IWM, Stand Januar 2009
0
1
0.5
Referenzlinse (teure Einzelfertigung)
Strahlprofil, Leistung, entsprechen Referenz
Strahlprofile, Leistung
IWM, September 2009
0
1
0.5
0
1
0.5
IWM, Stand Januar 2009
0
1
0.5
0
1
0.5
Referenzlinse (teure Einzelfertigung)
Strahlprofil, Leistung, entsprechen Referenz
Strahlprofile, Leistung
Gute Reproduzierbarkeit und Kostenvorteil durch schnellen IWM-Heißprägeprozess
Bilder: Fraunhofer IWM
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
Maschinen- & Anlagenbau
23
Hochauflösende Analytik für Materialforschung, Mikroelektronik und Nanotechnologie
© Fraunhofer IZFP
Aufgabe Weiterentwicklung von Analysemethoden
Entwicklung von Komponenten und Gerätesystemen für neue Analysemethoden
Entwicklung von Applikationsstrategien zum Einsatz neuer Analysemethoden und -systeme
Dienstleistungen auf dem Gebiet der Analytik für Hightech-Unternehmen
Ergebnis Hochauflösende Elektronen- und
Ionenmikroskopie
Hochauflösende Röntgentechniken
Hochaufgelöste mechanische Eigenschaften
www.nanoanalytik.fraunhofer.de
Innovationen von Fraunhofer MATERIALSNanoindentati
on
23
XCT
AFM AFAM
Mikrosystemtechnik
24
Nanoimprint Lithographie (NIL)
Motivation Oberflächentexturierung zur Minimierung der
Vorderseitenreflexion und Ausnutzung von Light Trapping Effekten
Großes Optimierungspotential für multikristallines Silicium durch Realisierung definierter Texturen
Aufgabe Industrierelevantes Verfahren zum
Strukturieren von Ätzmasken
Realisierung definierter Texturen auf mc-Si
Lösungsansatz Nanoimprint Lithographie zum Strukturieren der
Ätzmaske in einem Stempelverfahren
Plasmaätzprozesse für den anisotropen Strukturübertrag in das Substrat
1: Veranschaulichung des NIL Prozesses.2: Mittels NIL strukturierte Ätzmaske auf
einem mc-Si Substrat
© Fraunhofer ISE
Innovationen von Fraunhofer MATERIALS
BMU Projekt Nanotex
Mikrosystemtechnik
25
Nasschemische Applikation von transparenten leitfähigen Schichten
Verbesserung und Vereinfachung transparenter elektrisch leitfähiger Schichtsysteme
Nasschemisches Druckverfahren für präzise n-leitende Strukturen
Entwicklung Sol-Gel-basierter p-leitender Materialien
Nutzenpräzise Applikation dichter, strukturierter Schichten
Potenzielle Anwendungen Dünnschicht-Solarzellen, transparente Leuchtdioden, Displaytechnologie
25
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
Mittels Tampondruck aufgebrachte n-leitende Strukuren
Transparenter p-leitende Schicht (Cu(AlCr)O2)
© Fraunhofer ISC
© Fraunhofer ISC
© Fraunhofer ISC Mikrosystemtechnik
26
Sprengprägen
Mittels einer detonativ erzeugten Stosswelle kann eine Metalloberfläche in Sekundenbruchteilen eine vorgegebene Struktur übertragen werden. Detonationsgeschwindigkeit: ~ 7.000 m/s
Detonationsdruck: ~ 185.000 bar
Anwendungen Fälschungssichere Kennzeichnung von
Markenprodukten (Plagiatschutz)
Dekorative und sicherheitsrelevante Anwendungen in der intern. Druck- und Verpackungsindustrie
Fraunhofer-Forschungspreis 2009© Fraunhofer ICT
Technologieentwicklung
27
Keramische Faserverbundwerkstoffe
C-SiC-Faserverbundkeramik mit einzelnen Faserbündeln (CT, FhG ISC Bayreuth)
Innovative Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von kurzfaserverstärkten CMC
Herausforderung
Erschließung neuer bisher nicht zugän- giger Anwendungsfelder – kosteneffek- tive Herstellung von Demonstratoren
Lösungsansatz
Formgebungstechnologien aus Polymer- und Textiltechnik
Keramische Matrices aus SiC-Precursoren
Serien- und Massenproduktion - Halbzeuge
© Fraunhofer IKTS, IWM, ISC
Materialentwicklung
28
Ceramic fiber composites
C-SiC fiber composite with single fiber bundles (CT, Fraunhofer ISC Bayreuth)
Innovative cost-effective production methods for short-fiber-reinforced CMC
Challenge
Development of new applications – cost-effective manufacture of demonstrators
Approach
Shaping technologies from polymer and textile engineering
Ceramic matrices from SiC precursors
Series and mass production – semi-finished products
© Fraunhofer IKTS, IWM, ISC
Materialdevelopment
29
Nano-Silber
Nano-Silber zur bioziden Systemfunktionalisierung
Mikroorganismen an Oberflächen als Gesundheitsrisiko
Bekämpfung mit nicht-humantoxischen Wirkstoffen
Nano-Silber als nachhaltig wirksame Komponente
Nano-Silber Herstellung aus flüssiger Phase
Nano-Silber als Ersatz für humantoxische konventionelle Biozide (z.B. Isothiazolinone)
Makroskopische Aufnahme eines Schimmelpilzes
REM-Aufnahme von Nano-Ag-Partikeln der Größenordnung 50 nm.
© Fraunhofer ICT
Materialentwicklung
30
ORMOCER®e für sichere Li-Ionenspeicher
Motivation
Zuverlässige Energieversorgung für mobile Endgeräte
Aufgabe
Entw. eines nicht-brennbaren Feststoff-Elektrolyten mit vergleichbarer Leistungsfähigkeit
Entw. leistungsfähiger Li-Polymer-Zellen
Ergebnis
Nicht-brennbare ORMOCER®-Elektrolyte
Steigerung der Leistungsfähigkeit durch nanokeramische Füllstoffe realisierbar
ORMOCER®-Elektrolyt (© V. Steger für Fraunhofer ISC)
© Fraunhofer ISC
Materialentwicklung
31
Material verschließt autonom das Loch nach dem Durchtritt eines Projektils
Untersuchung des Einflusses verschiedener Parameter auf die Selbstheilung:
Projektilgeschwindigkeit
Herstellungsprozess des Materials
Entwicklung eines Materialmodells für FE Simulationen unter Berücksichtigung:
Finiter Dehnungen
Plastizität
Thermomechanischer Kopplung
Untersuchung von Selbstheilenden Materialien
Beschuss des Materials mit einem Projektil (Ø 5.6 mm) bei 300 m/s.
Selbstgeheiltes Material nach dem Beschuss.
© Fraunhofer EMI
Materialentwicklung
32
Entwicklung einer Technologieplattform zur Herstellung multifunktionaler Hybridschäume
Keramik – EPS Hybridschaum, verbessertes Versagensverhalten
© Fraunhofer MAVO HYBSCH - ICT, IWM, ISC, IFAM, IKTS
Eigenschaftsoptimierung durch Kombination von Schaumstoffen unterschiedlicher Materialklassen (Polymer, Metall, Keramik), Unterstützung durch numerische Tools
Herausforderung Große Materialvielfalt
Herstellung der Monomaterialschäume (Keramik, Metall)
Anpassung bisheriger Technologien zur Verbindung der Schäume
Lösungsansatz Simulationsunterstütze Material und
Prozessoptimierung
Materialien und Technologien für die Zukunft
33
Kommunikation zwischen Industrie und Forschung Identifikation von Forschungsthemen Vorschläge für neue Forschungsprogramme Zukunftsgestaltung Integration unterschiedlicher Sichtweisen
© Fraunhofer ISI
Strategische Vorschau
Fraunhofer MATERIALS
34
Hochleistungskeramik im Energiesektor 2025
Roadmap Hochleistungskeramik für EnergietechnologienQuelle: iTM Kassel
Herausforderung
Erarbeitung einer Forschungsstrategie für Hochleistungskeramik u.a. für Energie und Umwelt
Lösungsansatz Identifizierung
forschungsrelevanter Technologien
Definition von Anforderungen an
Werkstoffe
Prozess- und Fertigungstechnik
Charakterisierung und Modellierung
© Fraunhofer ISI
Roadmapping, Szenarien und Strategische Vorschauen
35
Self-cleaning surfaces with enhanced photocatalytic action
Multifunctional nanocoatings for car windows
Photocatalytic effect is stronger than in commercially available coatings
BenefitTransparent and colorless coatings with obvious and easy to measure self-cleaning effect
Enhances active and passive driver‘s safety
Initial field tests on the outside of passenger window
Top row: green-colored soda lime glassbottom row: colorless borofloat glass
© Fraunhofer ISC
Fraunhofer MATERIALS frontline themes
© Fraunhofer ISC
36
Selbstreinigende Oberflächen mit erhöhter photokatalytischer Aktivität
Multifunktionale Nanobeschichtungen für Autoverglasungen
Deutlich höhere photokatalytische Aktivität im Vergleich mit kommerziell verfügbaren Beschichtungen
NutzenTransparente und farblose Schichten mit sicht- und messbar verbessertem Selbstreinigungseffekt
Erhöhung der aktiven und passiven Fahrsicherheit
Erste Feldtest an der Außenseite Beifahrerseite
Obere Reihe: grün gef. Kalk-Natron-Glas
Untere Reihe: farbloses Borofloatglas
© Fraunhofer ISC
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
© Fraunhofer ISC
37
Nachhaltiger Schutz von historischen Glasmalereien
Verbreitetes Schadbild farbiger Glasfenster aus vergangenen Jahrhunderten ist ein Netz feiner Mikrorisse, die zur Zerstörung des gesamten Glases führen können
Neuartiger Glas-in-Glas-Festiger auf Basis einer nanoporösen Glasphase kann geschädigtes Glas stabilisieren, ohne weitere Veränderungen an der Substanz zu verursachen
Craquelé-Risse, Jesus-Sirach-Fenster (Kölner Dom, © Dombauhütte)
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
© Fraunhofer ISC
38
Durable protection for historic decorated glass
One of the most common damages to ancient stained glass windows are tiny »craquelure« microcracks which can lead to the total destruction of the glass.
A novel glass-in-glass consolidant on the basis of a nanoporous glass phase helps stabilize damaged glass and prevent any further changes.
Craquelure crack, Jesus-Sirach window (Cologne Cathedral, © Dombauhütte)
Fraunhofer MATERIALS frontline themes
© Fraunhofer ISC
39
Nutzen
Strukturen kleiner 100 nm möglich Erhöhung der Integrationsdichte
Ausreichende mechanische Stabilität
Keine Anti-Adhäsionsbeschichtung der Prägestempel nötig
Permittivität bei 1 MHz: 2,5 !
Reduzierung der Prozessschritte im Vergleich zu herkömmlichen Strukturierungsverfahren
Low-k ORMOCER®e für die Aufbau- und Verbindungstechnik auf Basis von NIL (hier: Backend on Chip)
Nano-Imprint-Lithographie (NIL)
Geprägte ORMOCER® Teststrukturen auf Si
BMBF Fantastic in Kooperation mit
© AMO300 nm
1 µm © AMO
Zukunftsthemen von Fraunhofer MATERIALS
© Fraunhofer ISC
40
Benefit
Structures below 100 nm possible increase in integration density
Sufficient mechanical stability
No anti-adhesion coating of the die stamp required
Permittivity at 1 MHz: 2,5 !
Reduced processing steps compared with conventional patterning
Low-k ORMOCER®s for packaging technology on basis of NIL (here: Backend on Chip)
Nano-Imprint-Lithography (NIL)
ORMOCER® test structures on Si
BMBF Fantastic in cooperation with
© AMO300 nm
1 µm © AMO
Fraunhofer MATERIALS frontline themes
© Fraunhofer ISC
41
Energieeffiziente und solare KühlungEnergie&Umwelt
Kompetenz aus dem Fraunhofer-Verbund Werkstoffe, Bauteile
Sorptionstechnologie-Materialentwicklung
Materialentwicklung: Sorptionstechnologie
Modifikation von Sorptionsmaterialien
Molekulare Simulation
Synthese und Beschichtung
halbautomatische Tauch-Beschichtungsanlage
Mikrowellenreaktor
Autoklaven
Bauen&Wohnen
Verfahren- und Systeme
Komponentenentwicklung
Anlagenkonzepte
© Fraunhofer ISE
42
Energy efficient and solar coolingEnergie&Umwelt
Competence of Fraunhofer Materials
Sorptionstechnologie-Materialentwicklung
Material development: Sorption technology
Material modification
Simulation
Synthesis und Coating
Bauen&Wohnen
Processes and systems
Component development
Design concepts
© Fraunhofer ISE