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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Resistant Transparent Sensors
Widerstandsfähige transparente Sensoren

Verwendung transparenter keramischer Werkstoffe in optischen Systemen.

Weiterentwickelte transparente keramische Werkstoffe besitzen eine hohe chemische und thermische Stabilität. Daher haben sie sich zu einer interessanten Alternative zu glasbasierten Werkstoffen entwickelt. Aufbauend auf das Projekt Tranak dessen Hauptziel es war, neben der Bereitstellung von vergleichenden Materialkennwerten, die mechanischen Eigenschaften des Materials zu verbessern, wird nun im Projekt ResTraSe - Resistant Transparent Sensors deren Anwendung in optischen Systemen, Displays und Sensoren untersucht.

Diese werden zurzeit von chemisch gehärteten Gläsern und Kunststoffen  dominiert. Diese Kunststoffe und chemisch gehärteten  Gläser haben hervorragende  Biegefestigkeiten jedoch geringere Druckfestigkeiten, sind sehr kratzempfindlich und empfindlich gegenüber Sharp‐Impact. Viele Anwendungen der heutigen Zeit (Handys, Sensoren, Uhren) verlangen  jedoch ein Maximum all dieser Eigenschaften in Kombination. Transparente Keramiken können u.a. durch hohe Härten und Druckfestigkeiten sowie einer Beständigkeit gegen chemische Mittel als wirksame und robuste Komponenten unter extremen Umweltbedingungen eingesetzt werden. Der Hauptanwendungszweck transparenter Keramik beschränkt sich daher momentan auf ballistischen Schutz bei Keramikstärken > 5mm.

Das Vorhaben zielt in diesem Zusammenhang darauf ab genau diese Bedarfslücke zu schließen. Vorüberlegungen haben gezeigt, dass ein Composite aus schlag ‐ und schockbeständigen Substraten mit druckfesten Keramiken in einem Laminatverbund diese erfüllen könnte. Als Laminat können die Keramiken eine nahezu unübertroffene Kratzfestigkeit und Beständigkeit gegen Sharp ‐ Impact (aufgrund hoher Druckfestigkeit) bieten und das Substrat die hohen Biegespannungen aufnehmen. Die Entwicklungsarbeiten sind auf eine neue Generation hochfester und extrem harter transparenter Keramischer Werkstoffe und Verbunde fokussiert, gleichermaßen sollen Laminate in Anlagen und Systemen implementiert, getestet sowie bewertet werden. Damit soll sichergestellt werden, dass die Materialentwicklung direkt an der Anwendung orientiert ausgeführt werden kann.

Beschichtung mit transparenter KeramikBeschichtung mit transparenter Keramik

Darüber hinaus werden die Materialien und der Werkstoffverbund umfassend charakterisiert, um zuverlässige Aussagen zur Bruchstatistik und Überlebenswahrscheinlichkeit tätigen zu können. Ein neu zu entwickelndes Simulationsmodell soll gleichermaßen die Auslegung und Entwicklung von anwendungsorientierten Laminatverbunden ermöglichen.

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Gefördert durch die Europäische Union

EULogo

im Rahmen des Forschungsprojekts

Resistant Transparant Sensors (ResTraSe)

für die regionale Entwicklung von NRW

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