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Glas

FACHBEREICH 5.6

Glas und Glaskeramik sind Schlüsselmaterialien in unserer modernen Gesellschaft. Sie sind in unserem Alltag in Handy-Bildschirmen, Kochfeldern, Behältern für Lebensmittel und Getränke, Arzneimittelfläschchen und Prothesen für den menschlichen Körper präsent und haben die Fernkommunikation revolutioniert. Sie haben uns die mikroskopische und astronomische Welt offenbart und das menschliche Wissen in den letzten zweihundert Jahren auf ein außergewöhnlich hohes Niveau gehoben. Es ist die enorme chemische und topologische Flexibilität in Verbindung mit einzigartigen Verarbeitungsmethoden, die Gläsern einen extrem großen Gestaltungs- und Eigenschaftsspielraum verleiht. Diese Flexibilität ermöglicht eine kontinuierliche materielle und technologische Innovation, bringt aber auch grundlegende Herausforderungen bei der Verarbeitung mit sich, während gleichzeitig die strukturelle Stabilität und die Zieleigenschaften erhalten bleiben. Die zunehmenden Anforderungen an eine nachhaltige und energieeffiziente Produktion für spezielle Anwendungen erfordern neuartige Ansätze für die Glasentwicklung mit höherer Vorhersagbarkeit und kürzeren Entwicklungszeiten.

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, arbeiten wir mit akademischen und industriellen Partnern sowohl an der grundlegenden als auch an der technologischen Entwicklung automatisierter datengesteuerter Ansätze als zukünftiges Rückgrat für eine nachhaltige und hochgradig reproduzierbare Glasproduktion und -charakterisierung. Neben der Implementierung moderner digitaler Werkzeuge für das chemische und strukturelle Design von Gläsern unterstützen wir die Entdeckung und sichere Nutzung fortschrittlicher Gläser oder Glaskeramiken für den Energiesektor, die Wasserstoffwirtschaft, die Medizintechnik usw. Zu unseren Schwerpunkten und Fachkenntnissen gehören die mechanischen, thermokinetischen, spektroskopischen und optischen Eigenschaften von Gläsern.

Unsere Forschungsaktivitäten stützen sich auf eine enge Verbindung zwischen Grundlagenforschung und vernetzter Verarbeitung und Diagnostik, die es uns ermöglicht, zur Innovation und zum sicheren Einsatz eines jahrtausendealten, aber hochtechnologischen Materials mit grenzenlosem Anwendungspotenzial beizutragen.

  • Kompetenzen

    • Herstellung von Glas und Glaskeramik (Schmelzabschreckung, Sol-Gel, Wärmebehandlung)
    • Herstellung und Charakterisierung von anorganischen/hybriden Materialien auf Sol-Gel-Basis (Gläser, Xerogele, Partikel)
    • Löslichkeit und Transport von Gasen in Gläsern, Keramiken und Metallen (Wasser, Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid usw.)
    • Kinetik der Keimbildung, Kristallisation und des Sinterns (gesintertes Glas, Glasmatrixverbundwerkstoffe, Glaskeramik)
    • Komplexe thermische Analyse (Relaxation, Viskosität, Sinterung, thermische Ausdehnung, Phasenumwandlung und Zersetzungsprozesse < 1600 °C)
    • Rissausbreitung und mechanische Moduln
    • Design von optischen und lumineszierenden Gläsern und Glaskeramiken auf der Basis von Seltenerd- und Übergangsmetalldotierungen, metallischen Nanoclustern/-partikeln, Leuchtstoffen
    • Strukturell-funktionelle Charakterisierung auf der Grundlage kombinierter spektroskopischer Ansätze (Raman, solid state NMR, UV-Vis-NIR, stationäre und zeitaufgelöste Photolumineszenz)
  • Arbeitsschwerpunkte

    • Wasserstofflöslichkeit und -mobilität in Glas
    • Wasserstoffspeicherung in Glaskapillaren
    • Oberflächendegradation von Photovoltaikglas
    • Glaslote für Hochtemperatur- Brennstoffzellen
    • Statische Ermüdung von Gläsern
    • Al2O3- Sol-Gel-basierte Korrosionsschutzschichten
    • 3D-Hochtemperatur-Laserprofilometrie
  • Angebotsspektrum/Technische Ausstattung

    Glassynthese und Charakterisierung

    • Glasschmelzöfen
    • Robotisches Glasschmelzsystem
    • Druckkammer / Öfen für thermische Behandlungen (Gasfluss, Vakuum, Glovebox)
    • Pulververarbeitung: Hochenergie-Planetenkugelmühlen (trocken und nass), Sieben, Mischen, Rheometer
    • IR-Spektrometer (Mikroskop)
    • Pyknometer (Dichte)
    • Mechanische Analyse: Resonanzfrequenz-Dämpfungsanalyse (RFDA, E, G, µ), Double cantilever beam (DCB, Rissausbreitung), Vickers Indenter

    Thermoanalyse

    • Vakuum-Heißextraktion/MS
    • Rotationsviskosimetrie
    • Dilatometrie (horizontal und vertikal)
    • Thermowaagen mit gleichzeitiger DSC oder DTA mit gekoppelter MS
    • Großer thermogravimetrischer Analysator
    • Dynamisch-mechanische Thermoanalyse
    • Rheometer, Partikelgrößenanalyse, Spin- und Dip-Coating

    Kristallisation und Sinterung

    • Laser-Scanning und Lichtmikroskopie
    • Erhitzungsmikroskop (Schrumpfung)
    • Erhitzungstischmikroskop (in situ Kristallisation)
    • Vertikales Dilatometer

    Spektroskopische Charakterisierung

    • UV-Vis-NIR Spektrometer
    • NMR-Spektrometer (verfügbar in Abteilung 6)
    • Spectrofluorimeter und Ulbricht-Kugeln (verfügbar in Abteilung 1)

  • Publikationen des Fachbereichs

    In der Datenbank PUBLICA finden Sie Veröffentlichungen von Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen der BAM.

    Veröffentlichungen des Fachbereichs Glas in PUBLICA

    PUBLICA

Die BAM ist eine wissenschaftlich-technische Bundesoberbehörde 
im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie.

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