Aus der Forschung

Entwicklung innovativer thermischer Isolationsschichten

Um qualitativ hochwertige Spritzgießwerkzeuge herzustellen, spielt die Optimierung der Prozessparameter beim Spritzgießen eine entscheidende Rolle. Durch das Aufbringen von Wärmedämmschichten auf den Formblock wird die Abkühlung des eingespritzten Kunststoffs leicht verlangsamt. Dadurch wird die Energieeffizienz des Spritzgießprozesses erhöht, ohne die Qualität der hergestellten Teile zu beeinträchtigen.

Das Projekt untersucht die isolierende Wirkung von abgeschiedenen Zirkonoxid-Keramikschichten. Die Entwicklung und Charakterisierung der abgeschiedenen Keramikschichten steht im Mittelpunkt des Projektes. 

Mit Hilfe von Messungen über das 3w-Verfahren werden in-situ-Messungen der Wärmeleitfähigkeit der Schichten durchgeführt.

Aus der Forschung

Oberflächenprozesse bei der Wechselwirkung von Hochleistungsplasmen mit HPPMS-Targetoberflächen und Kunststoffen

In einem Teilchenstrahlexperiment werden elementare Plasmaprozesse auf Oberflächen nachgeahmt, indem quantisierte Strahlen von Atomen oder Ionen auf Metall- oder Kunststoffoberflächen geschickt werden. Dabei wird die Erzeugung von Sekundärelektronen, das reaktive Sputtern und Schichtwachstum direkt untersucht. Weiterhin wird die Plasmaaktivierung von Kunststoffoberflächen, Barrieren und Membranen analysiert. 

Im in-vacuo XPS-HPPMS-System können Parameter eines HPPMS-Plasmas mit einer XPS-Analyse der Target-Oberfläche verknüpft werden. Mit Hilfe von gepfropften HPPMS-Targets wird der räumliche Transport von Metallatomen in den HPPMS-Plasmen untersucht. Verschiedene Al-Cr-Ti Komposit- und pulvermetallurgisch hergestellte Targets werden in reaktivem Ar/O2-Gasgemisch gesputtert und anschließend analysiert. Für verschiedene Substrate werden Plasmabehandlungen mit unterschiedlichen Parametern durchgeführt und die jeweilige Wirkung des Plasmas auf die Substratoberfläche mittels XPS analysiert.

Aus der Forschung

Kontrolle der Permeation von Nanokompositmaterialien

Entwicklung von Barriere-/Membranschichten aus Siliziumoxiden mit überlegenen mechanischen Eigenschaften (Eigenspannung, Porosität, Rauheit, Härte), spezifischer Materialzusammensetzung (untersucht über FTIR, XPS) und ausgezeichneter Duktilität (durch Einbettung von Silizium-Nanopartikeln in die SiOx-Matrix).

Ziel ist es, den Parameterraum für die Herstellung von Nanokomposit-Schichten systematisch als Gleichgewicht zwischen Nanopartikel-Konzentration, Matrix-Schichtmaterial (SiOx, SiOCH, a-C:H, a-Si:H) und Schichtdicke. Es wird erwartet, dass eine niedrige Dichte von Nanopartikeln zu einer Reduzierung der Spannung in diesen Schichten führt.

Aus der Forschung

Induktiv gezündete Plasmen

Bei der Betrachtung von Laborplasmen fällt oft der Begriff des induktiv gekoppelten Plasmas. Hier ist ein kurzes Erklärvideo, was eigentlich dahinter steckt:

Aus der Forschung

Me2H2

Das Projekt Me2H2 zielt auf die Entwicklung von Verfahren zur klimafreundlichen Herstellung von Wasserstoff mit minimalem Stromverbrauch. Die Wasserelektrolyse ist der Maßstab für eine zukünftige H2-Produktion ohne direkte CO2-Emissionen. Wird sie mit erneuerbarem Strom betrieben, wäre die H2-Erzeugung auch im Hinblick auf die vorgeschaltete Stromerzeugung klimafreundlich. Allerdings verbraucht gerade die Wasserelektrolyse deutlich mehr Energie als der heutige industrielle Benchmark - die Dampfreformierung von Erdgas. Die Methanpyrolyse hingegen würde CO2-frei mit einem ähnlich geringen spezifischen Energiebedarf wie die Dampfreformierung arbeiten. Im Projekt U2 werden plasmabeheizte Verfahren zur Methanpyrolyse im Labormaßstab untersucht.

Aus der Forschung

Micro plasma arrays

Mikrokavitäten-Plasma-Arrays bestehen aus Tausenden von geometrisch identischen Mikrokavitäten, die bis zu Abmessungen von mehreren dm2 hergestellt werden können. Je nach angelegtem elektrischem Feld, Polarität und Druck breiten sich die Entladungen aus den Kavitäten aus. Umschließt man die Array-Struktur mit einem zweiten Dielektrikum in einem geringen Spaltabstand, so entsteht ein In-Plasma-Katalysator-Reaktor. Diese Geräte erlauben es auch, dielektrische, katalytische Oberflächen als Kavitätenboden zu integrieren. Neben der direkten Gasreformierung wird das Plasma auch zur "Reinigung" und "Auffrischung" von besetzten katalytischen Oberflächenplätzen eingesetzt. Die Plasmaparameter sowie die Entladungsverteilung innerhalb und oberhalb der Kavitäten sind stark abhängig von extern steuerbaren Parametern wie Kavitätsgröße, Druck und Spannung.

TedX

19.5.2018 Extreme Plasmas for Extreme Materials

On May 19th, Prof. von Keudell gave a presentation on HiPIMS Plasma Science at the 2018 TEDxRuhrUniversityBochum event.

Saturday Morning Physics

20.1.2018 Der Frank-Hertz Versuch - mit der Plasmaphysik die Ursprünge der Quantenphysik entdecken

Die Quantenphysik ist die erfolgreichste Theorie in der Physik. Sie nahm ihren Anfang bei dem Versuch Atome und ihre Wechselwirkung mit Licht zu verstehen. Gerade am Anfang des 20. Jahrhunderts spielten dabei Plasmen eine wichtige Rolle als Experimentierwerkzeug. Der so genannte Frank-Hertz Versuch bildet dabei eines der elementaren Experimente. In diesem Vortrag von Prof. von Keudell soll die Anfangszeit der Entwicklung der Quantenphysik beleuchtet werden, bei der sich unser Verständnis der Natur auf sehr grundlegende Art und Weise gewandelt hat. Insbesondere wird thematisiert, dass sich die Sicht der Physiker auf Atome von der Darstellung in Schule und Öffentlichkeit unterscheidet .

Saturday Morning Physics Vortrag

Plasmen und das Wetter

Saturday Morning Physics Vortrag

Plasmen in der Medizin

Physikalische Plasmen in der Medizintechnik sind schon seit Jahren eine neues Thema in der Forschung. Plasmen sind teilweise ionisierte Gase, die sehr selektiv mit Oberflächen wechselwirken können, ohne sie tiefergehend zu schädigen, was sie in der Medizin sehr begehrt macht. So werden Plasmen eingesetzt, um gezielt Keime abzutöten oder Medizinprodukten neue Eigenschaften zu verleihen. Die Erforschung der Grundlagen der Wechselwirkung von Plasmen mit biologischen Proben ist allerdings sehr anspruchsvoll, da es die Expertise von Physikern, Medizinern und Mikrobiologen erfordert. In diesem Vortrag werden Beispiele behandelt, die von der Erzeugung biokompatibler Oberflächen, der Sterilisation von gefährlichen Erregern sowie der Wechselwirkung von Plasmen mit lebendem Gewebe reichen.