Forschungsprojekte am IAM-KWT
EXC 3120 BlueMat: Wasserbasierte Materialien
Förderzeitraum: seit 2026
Fördermittelgeber: DFG
Das BlueMat-Projekt zielt darauf ab, eine neuartige Klasse nachhaltiger, interaktiver, architektonisch gestalteter „Blue Materials“ zu entwickeln, deren Funktionalität auf multiskaligen Strukturen aus fester Materie beruht, die mit Wasser interagieren. Die entwickelten Materialien werden natürliche Prozesse nachahmen, wie beispielsweise wassergetriebene mechanische Aktuation, kapillaritätsgetriebener Wassertransport, feuchtigkeitsabhängige Farbveränderungen und photokatalytische Wasserspaltung, wie sie bei Tieren und Pflanzen zu beobachten sind, und diese auf Funktionen ausweiten, die in der Natur nicht vorkommen, wie beispielsweise die Steuerung akustischer und elektromagnetischer Wellen, abstimmbare Wärmeabgabe sowie die Speicherung und Erzeugung elektrischer Energie.
Photonenbasierte CuₓO-Strukturen als kolorimetrische CO/CO₂-Sensoren
Förderzeitraum: 2024–2027
Fördermittelgeber: DFG
Dieses Projekt untersucht kolorimetrische, photonikbasierte Gassensoren auf Basis hochporöser keramischer 3D-Strukturen, die mittels Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD) funktionalisiert werden.
Grenzflächen-engineerte bioinspirierte transparente Keramikverbundwerkstoffe
Förderzeitraum: 2023–2026
Fördermittelgeber: DFG
Dieses Projekt untersucht die Herstellung keramischer Verbundwerkstoffe durch die Kombination kolloidaler Technologien mit der Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD).
Additive Fertigung kombiniert mit kolloidaler Assemblierung
Laufzeit: 2020–2024 (im Rahmen des SFB 986)
Fördermittelgeber: DFG
Dieses Projekt konzentriert sich auf die Herstellung multiskaliger und multiphasiger photonischer Strukturen durch die Kombination additiver Fertigungsverfahren mit kolloidaler Assemblierung (AMCA) und Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition, ALD).
Der AMCA-Prozess verbindet die Prinzipien der kolloidalen Selbstorganisation mit der Skalierbarkeit und Formflexibilität des Direct Writing, um sowohl die 3D-Geometrie im Größenbereich von Zentimetern bis Mikrometern als auch die Partikelorganisation im Mikro- bis Nanometerbereich gezielt zu steuern. Dadurch werden die optischen Eigenschaften nanoskaliger und mikroskaliger Bausteine in makroskopische multiskalige 3D-photonische Strukturen integriert.
Der ALD-Prozess ermöglicht gleichzeitig eine präzise Kontrolle der chemischen Zusammensetzung und Schichtdicke im atomaren bis subnanometrischen Bereich sowie die Entwicklung maßgeschneiderter atomar gemischter und nanostrukturierter Systeme.
Das Hauptziel des Projekts ist die Herstellung keramischer photonischer Strukturen für strukturelle Farben und reflektierende Wärmedämmbeschichtungen (rTBC) auf ebenen und gekrümmten Substraten, wobei die Ordnung der Bausteine lokal kontrolliert wird.
Der neuartige Fertigungsansatz, der AMCA und ALD kombiniert, ist zudem für weitere technologische Bereiche relevant, darunter Katalyse, Sensorik sowie Energiespeicherung und Energieerzeugung.
Entwicklung nanostrukturierte Materialien zur nachhaltigen Schadstoffminderung
Laufzeit: 2022–2023
Fördermittelgeber: DAAD-CAPES
Diese internationale Forschungskooperation verfolgt das Ziel, Herausforderungen im Zusammenhang mit der Auslaugung von Nanopartikeln während des Betriebs katalytischer Systeme zur Schadstoffminderung zu lösen.
Entwicklung katalytischer Materialsysteme für die kontinuierliche Produktion von grünem Wasserstoff
Laufzeit: 2023
Fördermittelgeber: DAAD-GIZ
Dieses bilaterale Projekt untersucht potenzielle Lösungsansätze aus materialwissenschaftlicher und chemisch-verfahrenstechnischer Perspektive, um die Herausforderungen einer nachhaltigen und effizienten Wasserstoffproduktion zu bewältigen. Ziel ist es, die Umsetzung von grünem Wasserstoff als nachhaltige Energiequelle in unserer Gesellschaft zu fördern.
In-situ-Charakterisierung von Phasenübergängen in Nanostrukturen
Laufzeit: 2023
Fördermittelgeber: ZHM
Dieses Projekt zielt auf den Aufbau eines Verfahrens zur In-situ-Charakterisierung von Phasenübergängen bei hohen Temperaturen und unter kontrollierter Atmosphäre mittels hochauflösender, schneller In-situ-Röntgenbeugung ab. Dadurch soll ein grundlegendes Verständnis der Phasenübergänge und Reaktionen während der Verarbeitung nanopöser Metalle und von Aerographit erreicht werden.