Institut für Chemie, Material- und Produktentwicklung
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Im ZIM-Kooperationsprojekt „ALUSolder“, gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen des IraSME-Netzwerks mit Partnern aus Deutschland und Österreich, wird der Ersatz von Kupfer durch Aluminium entlang der gesamten Prozesskette der Leiterplattenfertigung untersucht. Der Projektansatz basiert auf der selektiven Beschichtung der Anschlussflächen aus Aluminium mit einer chemisch aufgebrachten Nickel-Phosphor-Schicht. Dieses Metallisierungs-verfahren ist mit den für starre Leiterplatten verwendeten Kunststoffen und Kompositmaterialien kompatibel und ermöglicht lötfähige Oberflächen für den anschließenden einseitigen Reflowlötprozess bei einlagigen Leiterplatten. Im weiteren Verlauf wird untersucht, welche Leiterbahnstrukturen mit der eingesetzten Aluminiumlegierung zuverlässig realisiert werden können. Zudem wird die Haftfestigkeit zwischen Leiterbahn und Epoxidverbundsystem im Vergleich zu herkömmlichen Kupferleiterbahnen analysiert. Zur Bewertung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer werden verschiedene Umwelt-simulationstests durchgeführt. Anschließend werden die gealterten Lötverbindungen umfassend hinsichtlich ihrer mechanischen und elektrischen Eigenschaften charakterisiert und den Lötverbindungen konventioneller Kupferleiterplatten gegenübergestellt. Ziel des Projekts ist es, die technologischen Grundlagen für den industriellen Einsatz von Aluminiumleiterstrukturen zu schaffen und somit einen Beitrag zur Elektronikproduktion der Zukunft zu leisten.
Carbon‐doped TiO2 nanoparticles were prepared by a facile carbothermal treatment at different temperatures. The synthesis was conducted in a rotary tube furnace under an acetylene/nitrogen gas flow. A detailed analysis of the morphology of the particles revealed a layered graphene structure surrounding the TiO2core with a temperature‐shell thickness of 1–1.5 nm. The material exhibits a significant shift in the Raman Eg(1) mode toward higher wavenumbers. High carbon contents were determined by X‐ray photoelectron spectroscopy. This led to the conclusion that in addition to the carbon in the shell, carbon is also incorporated into the TiO2 structure. Substitutional doping in favor of titanium or oxygen atoms could be excluded based on XPS measurements due to the absence of Ti–C bonds and the lack of changes in lattice parameters of the unit cell or microstrain. An interstitial incorporation of carbon is therefore most likely. Either the incorporation of carbon or the carbon shell suppressed the phase transition from anatase to the thermodynamically stable rutile which is expected above 600 Celsius. Additionally, the process inhibits the crystallite growth at higher treatment temperatures.
Microwave technology has been established in industry and households for decades; nevertheless, its use in production is still limited to some relatively specific applications. For providing an overview – even for non-specialists – the authors will cover several aspects of microwave technologies: The development of new microwave-oven concepts, simulation of electromagnetic field distributions within microwave systems, measurement of dielectric properties using dielectric spectroscopy, and various applications of microwave technologies. The authors have developed and patented a continuous microwave oven with a maximum sample width of 800 mm, utilizing mono-mode and multi-mode technology at frequencies of 2.45 and 5.7 GHz, with the option of additional heating via infrared irradiation. This device can be used for continuous processing of bulk goods as well as for the continuous microwave treatment of individual items. We demonstrated a combination of horizontal impregnation and coating plant with the continuous microwave oven. To analyze materials including thermosetting resins and composites regarding their complex dielectric function changes depending on frequency, temperature, and changes in composition or degree of curing, dielectric spectroscopy, which ranges from μHz to GHz (10-6 to 3 x 109 Hz), can be used. The dielectric data provides input for subsequent simulations of the influence of different materials on the electromagnetic fields of the microwave ovens. Finally we present exemplary results of different applications of microwave technology, starting with the microwave vulcanization of injection-molded elastomer sealing rings, through experiments on microwave sintering of additive inkjet-manufactured conductor tracks on different substrates, to the mechanical and color modification of European woods for tropical wood substitution in high-priced stringed instruments. In addition the authors demonstrate the applicability of microwave technologies for fast and energy-efficient recycling of polyurethane foams and established a scale-up to up to 90 liters in the microwave oven.
Das Vorhaben bioFEDA hatte die Unterstützung der Erforschung und Entwicklung von Faserverbundkunststoffen mit biobasierter Harzmatrix zum Ziel. Im Besonderen sollte ein Verständnis des temperaturabhängigen dynamisch-mechanischen Verhaltens gewonnen werden. Das Projekt schließt hinsichtlich der weiterführenden frequenzabhängigen Charakterisierung biobasierter Epoxidharze direkt an die Ziele des derzeit am Lehr- und Forschungsgebiet Makromolekulare Chemie und Kunststofftechnik laufenden Projektes bio-Lufa an. Eine studentische Hilfskraft hatte durch die aktive Mitgestaltung Kontakt mit dem in den Leitthemen der Hochschule verankerten Bereich der Nachhaltigkeit. Die im Projekt erhaltenen Erkenntnisse finden direkten Einsatz in den Lehrveranstaltungen des Lehr- und Forschungsgebietes.
Carbonfasern zurückgewinnen
(2023)
Die Fakultäten Angewandte Chemie sowie Maschinenbau und Versorgungstechnik kooperieren eng in der Forschung zu Schmierfetten. Die Schwerpunkte dieser Zusammenarbeit liegen auf der Herstellung,
Charakterisierung und Wirkung von Fetten. Um den Studierenden beider Fakultäten bereits im Bachelorstudium die Möglichkeit zu geben, sich mit dem Thema „Schmierfette" vertraut zu machen, ist die Einrichtung eines „virtuellen" fakultätsübergreifenden Labors geplant. In einem ersten Schritt wurden
Versuche entwickelt, die es zukünftigen interdisziplinären Studierendengruppen ermöglichen, eigenständig Schmierfette herzustellen und zu prüfen. Diese fakultätsübergreifende Zusammenarbeit soll die interdisziplinären Kompetenzen der Studierenden fördern und den Zugang zu komplexen Inhalten erleichtern.
An den Fakultäten Angewandte Chemie und Maschinenbau und Versorgungstechnik wird Forschung mit Fokus auf Herstellung, Charakterisierung und Wirkung von Fetten betrieben. Ein gemeinsam gegründetes Lehrkompetenzzentrum hat es sich zum Ziel gesetzt, Studierende für das Thema Schmierfette zu begeistern, sie an interdisziplinäre Forschung heranzuführen und Projekte bearbeiten zu lassen. Zentrum der fakultätsübergreifenden Aktivitäten ist ein monatlich stattfindendes gemeinsames Seminar. Es lebt von den Projektvorträgen der Studierenden und Grundlagenvorträgen der Professoren. Dieses Seminar vermittelt Studierenden fakultätsfremde Sichtweisen (Perspektivwechsel!) und verhilft ihnen zur Erkenntnis, dass interdisziplinäre Zusammenarbeit eine notwendige Voraussetzung zielorientierter Forschung ist.