Das Projekt "Teilvorhaben: b" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Experimentelle Physik durchgeführt. Pyroelektrizität ist die Eigenschaft bestimmter Materialien, auf eine Temperaturänderung mit einer Änderung der Oberflächenladung zu reagieren. Diese Eigenschaft, die bisher vorwiegend in der Sensorik Anwendung findet, soll im Rahmen einer VIP-Förderung sprunginnovativ in einer neuartigen technischen Lösung angewandt werden. Die bei Temperaturänderung auftretenden elektrischen Felder werden dabei nicht als Messgröße, sondern als Prozessgröße genutzt. Erwartetes Ergebnis des Projektes ist eine neuartige Oberflächenbeschichtung auf der Basis pyroelektrischer Materialien. In ihrem grundsätzlichen Aufbau ist die Beschichtung gleichermaßen geeignet, desinfizierend zu wirken und Oberflächen eisfrei zu halten. Die Entwicklungsarbeiten in PYRO-FUNK sollen sich auf ein Demonstrations-Beschichtungssystem konzentrieren, mit dem, je nach seiner Ausprägung, die Ausrüstung vereisungsgefährdeter Oberflächen (Autoscheiben, Sichtgläser) möglich ist. Die viel versprechenden Forschungsergebnisse zu desinfizierenden und eisabweisenden pyroelektrischen Schichten bergen für den Einstieg in eine wirtschaftliche Verwertung derzeit noch ein hohes wirtschaftlich-technisches und zeitliches Risiko. Nach vorangegangener, intensiver Erkundung oberflächenspezifischer und defektchemischer Phänomene anhand von Einkristallen und Pulvern soll nun für die technologische Umsetzung die Entwicklung von Oberflächenbeschichtungen in Angriff genommen werden. Es wird eingeschätzt, dass die Entwicklungslücke zwischen den vorliegenden grundlegenden Ergebnissen und dem Aufbau von Demonstrationsobjekten des Beschichtungssystems mit dem hier vorgelegten Forschungsantrag geschlossen werden kann.
Das Projekt "Teilvorhaben IfWW: 'Beschichtungsevaluierung', Teilvorhaben CIMTT: 'Technologie- und Wissenstransfer/ Öffentlichkeitsarbeit'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut Werkstoffwissenschaft, Professur für Biomaterialien durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer aktiven Beschichtung zur Vermeidung von Eisbildung und dauerhafter Eisanhaftung an Oberflächen. Zum Erlangen dieses Effektes werden drei grundsätzlich verschiedene Effekte kombiniert und auf die Werkstoffklasse Polymere angewandt. Das Schichtkonzept kombiniert die Prinzipien vom 'Tausalzeffekt', verbunden mit ultrahydrophob/hydrophiler Clusterung auf der Nanometerskala und pyroelektrischer Interaktion, d.h. drei Wirkprinzipien sollen durch eine geeignete Materialkombination in einer Schicht vereinigt und zu einer neuen Qualität von Anti-Eis-Beschichtungen entwickelt werden. Die Wirkungsweise eines solchen eisabweisenden und -ablösenden Beschichtungssystems soll für die Beschichtung von Rotorblättern und Gehäuseteilen im Außenbereich der Windenergiegewinnung demonstriert werden. In dem Vorhaben sollen zunächst pyroelektrische Beschichtungssysteme auf der Basis organischer Grundstoffe erstellt und deren Eigenschaften erfasst werden, bevor sie für das speziell vorgesehene Einsatzgebiet optimiert werden. Abschluss der Arbeiten bildet die Demonstratorbeschichtung an technischen Bauteilen wie z.B. auf Rotorflächen zur Demonstration ihrer eisabweisenden Eigenschaften.
Das Projekt "Teilprojekt 2.7: Polymerbeschichtete Impedanzsensoren 'PolyImpSens'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Biochemie durchgeführt. Das Institut für Biochemie (IBC) der Universität Leipzig trägt durch die Entwicklung neuartiger Impedanzsensoren mit temperaturschaltbaren Polymerschichten zum Gesamtziel des Verbundprojekts bei. Die Polymerbeschichtung soll die Regenerationsfähigkeit und damit die Langzeithaltbarkeit und Stabilität der Sensoren optimieren. Essenziell für die Entwicklung dieser Sensoren ist eine optimierte Grundstruktur. Die Langzeitstabilität soll durch Anpassung der Elektroendgeometrie sowie Optimierung der Passivierungsschichten erreicht werden. Über das vorliegende Teilprojekt hinaus sollen für weitere Partner des NAPYS angepasste Sensorgrundstrukturen entwickelt werden, die zum erfolgreichen Aufbau modifizierter und beschichteter Impedanzsensoren beitragen sollen. Die Expertise des IBC soll über das Verbundprojekt hinaus innerhalb des Wachstumskerns von weiteren Partnern zum Aufbau komplexer Impedanzsensoren genutzt werden. Hierbei geht es darum, durch die Entwicklung und anwendungsspezifische Anpassung transparenter Sensorgrundstrukturen auf Basis von Halbleitermaterialien den kombinierten Einsatz mit photonischen Analyseverfahren zu ermöglichen. Ziel ist am Ende eine optimierte Auslesetechnik, mit der ein störungsfreies paralleles Auslesen der aufgebauten Impedanzsensoren mit hinreichender Sensitivität möglich ist.
Das Projekt "Teilprojekt 2.6: Entwicklung 'selbstaktivierender' pyroelektrokatalytisch aktiver Beschichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft zur Förderung von Medizin-, Bio- und Umwelttechnologien e.V. (GMBU), Fachsektion Funktionelle Schichten durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung neuer Konzepte zur Nutzung pyroelektrisch aktiver Schichten und schaltbarer Polymerschichten zur funktionellen Optimierung von Biosensoren hinsichtlich Robustheit und Langlebigkeit. Auf Basis pyroelektrisch aktiver Beschichtungen sollen weiterhin Untersuchungen zur Schaffung antimikrobiell wirksamer Aktorikbeschichtungen durchgeführt werden und eine Bewertung der funktionellen Sensor-Aktor-Beschichtungen am Beispiel Raumlufttechnischer-Anlagen vorgenommen werden. Für die Sensorik sollen impedimetrische und optische Messprinzipien zum Einsatz kommen, wobei im Rahmen des Projektes Lösungen für kompakte und robuste Messmodule für den dezentralen Einsatz entwickelt werden sollen, die auch den anderen Verbundprojekten des Wachstumskerns zu Verfügung stehen. Der Arbeitsschwerpunkt der GMBU liegt in Untersuchungen zur Erzeugung pyroelektrokatalytisch aktiver Oberflächen auf Sensor- und Gehäusekomponenten. Die Arbeiten umfassen hierbei Untersuchungen zur Synthese pyroelektrisch aktiver Pulver z.B. auf Basis von LiNbO3, LiTaO3, BaTiO3 oder (Sr,Ba)Nb2O6 und die Definition geeigneter Sol-Gel Beschichtungslösungen, um die pyroelektrisch aktiven Pulver homogen und stabil über Tauchbeschichtungsverfahren sowohl auf den Sensorstrukturen als auch großflächig auf Aktorikkomponenten abscheiden zu können.