Glasforschung der nächsten Generation

Glas und Keramiken auf Basis von Glas sind äußerst vielseitige Materialien. Sie bilden die Grundlage eines im Aufwind befindlichen hochentwickelten Industriezweigs, der an sich bereits sehr wichtig ist. Außerdem erzeugt aufgrund der Vielseitigkeit der Materialien die Entwicklung von Fachwissen über deren Herstellung gleichermaßen Befähigungen in einem breiten Spektrum anderer Bereiche wie der Medizin, Telekommunikation, Photonik und umweltfreundlichen Technologien.

Das Projekt GLACERCO (Glass and ceramic composites for high technology applications) vertrat ein multidisziplinäres Konsortium aus erstklassigen Industrie-, Forschungs- und Hochschulinstitutionen. GLACERCO rekrutierte 17 Nachwuchswissenschaftler sowie 6 erfahrene Forscherinnen und Forscher, um innovative, preiswerte und umweltfreundliche Materialien und Verarbeitungstechnologien auf Glasbasis zu entwickeln. Die Forschenden nahmen an vielen Trainingsprogrammen und Workshops teil.

Auf dem Gebiet der Verglasung und Wiederverwertung von Abfall entwickelte GLACERCO eine neuartige und kostengünstigere poröse Glaskeramikisolierung. Dieses Produkt wurde patentiert und hat ein großes Potenzial auf eine schnelle Markteinführung. Darüber hinaus können aus Abfällen gewonnene Glaskeramikmaterialien poröse Steinzeugplatten ersetzen oder zur Herstellung energieeffizienter Baumaterialien genutzt werden.

Im Hinblick auf die Konzipierung moderner Komposite untersuchten die Teammitglieder Verstärkungsmaterialien einschließlich Glasfasern, Kohlenstoffnanoröhren, Bornitridnanoröhren und Graphen. Die neu entwickelten Komposite, die im Vergleich zu konventionellen Optionen verbesserte Eigenschaften aufzeigen, können dem Sektor der elektronischen Bauteile, der Luft- und Raumfahrt und petrochemischen Industrie von Nutzen sein.

Dem Team gelang außerdem die erfolgreiche Entwicklung von Borosilikatgläsern für 1,5 µm-Laser mit verbesserten Emissionseigenschaften und reduziertem Stromverbrauch. Weitere Errungenschaften waren Telluridglasfasern mit geringer Dämpfung und hochstabile Telluridgläser, die in der optischen Sensorik bzw. bei thermoelektrischen Anwendungen genutzt werden können.

Eine Hauptleistung des Projekts war die Entwicklung einfacher, kostengünstiger optischer Sensoren zur zerstörungsfreien Prüfung der chemischen Alterungsvorgänge in glasfaserverstärkten Polymeren (Glass Fibre-Reinforced Polymer, GFRP). Die Teammitglieder führten eingebettete evaneszente Sensoren vor, welche das Eindringen von Feuchtigkeit in glasfaserverstärkte Polymere nach dem Einwirken von Meerwasser bei hoher Temperatur und hohem Druck im frühen Stdium erkennen kann. Diese Errungenschaft zählt aufgrund der erheblichen Kosteneinsparungen, die mit der Umstellung von herkömmlichen Stahlbauteilen auf glasfaserverstärkte Polymere verbunden sind, insbesondere für die Öl- und Gasindustrie.

Zu guter Letzt entwickelten die Projektmitglieder glasbasierten Biomaterialien zur Wirkstofffreisetzung, als Knochenersatz und für Arthroprothesen. Die innovativen Glas-, Glaskeramik- und Kompositbeschichtungen und -gerüsten zeigten gegenüber dem Stand der Technik verbesserte mechanische Eigenschaften und eine bessere biologische Aktivität.

Die im Rahmen von GLACERCO implementierten Methoden führten zu mehreren veröffentlichten wissenschaftlichen Arbeiten und einer Patentanmeldung. Das Projektvideo kann hier gestartet werden.