Attract-Gruppe „green²ICT“

Die letzten zwei Jahre haben bereits gezeigt, welche Herausforderung durch lange Versorgungsketten und Abhängigkeiten auf dem Rohstoffmarkt mit sich bringen. Dies gilt gerade bei Materialien des Energie- und Hightech-Sektors, da die voranschreitende Digitalisierung der Gesellschaft hier die Nachfrage weiter steigern wird. Gleichzeitig sind die hier benötigten Materialien und ihre Anwendungen immer kurzlebiger. Die hieraus erwachsenden Fragen sind unsere Motivation: Welche Funktionsmaterialien werden in der Zukunft verwendet? Wie werden diese Materialien in Bauteile verarbeitet werden? Und woher erhalten wir die nötigen Rohstoffe ohne Versorgungsengpässe zu erzeugen?

Unsere Lösung auf Rohstoffengpässe und unser Konsumverhalten ist die Gewinnung von Sekundärrohstoffen. Sekundärrohstoffe, auch Rezyklate genannt, sind solche, welche aus Abfällen/Schrott gewonnen werden. Hierdurch können nicht nur natürliche Rohstoffquellen geschützt und Rohstoffe innerhalb Deutschlands/der EU gehalten werden, sondern auch die anfallenden Abfallprodukte/Elektroschrott einer Anschlussverwertung zugeführt werden.

In „green²ICT“ zielen wir auf eine effektive Verknüpfung von Recycling und modernen, ressourceneffizienten Fertigungsmethoden. Die Fertigung funktionaler Materialien kann nur dann nachhaltig sein, wenn sie unter Verwendung von Rezyklaten unter geringer Abfallproduktion und möglichst energiearm verläuft. Hierzu werden die additive Fertigung (bei uns das Selektive Laserschmelzen (SLM)) und die dabei benötigte Produktion von Pulvern funktionaler Materialien vom Rohstoff zum gedruckten Funktionsmaterial angeschaut. Dabei steht zu Beginn des Projektes die Thermoelektrik im Fokus der Untersuchungen.

Gleichzeitig muss für die Planung auch ein Auge auf neue, besonders disruptive Materialklasse gelegt werden, welche unsere derzeitigen Materialien ersetzen könnten. Das Feld der Quantenmaterialien ist für uns deshalb ebenfalls ein wichtiges Themenfeld. Eine effiziente Nutzung von Sekundärrohstoffen muss zukunftsorientiert aufgebaut werden, damit wir die passenden Rohstoffe für die neueste Generation an Materialien bereitstellen können.

Thermoelektrische Materialien sind eine Gruppe von Funktionsmaterialien, welche in einem Temperaturgradienten eine elektrische Spannung oder durch eine elektrische Spannung einen Temperaturgradienten erzeugen können. Ihre Anwendungsmöglichkeit reicht von der lokalen Kühlung hin zur autarken Energiewandlung durch Abwärmenutzung.

Die Gruppe arbeitet ebenfalls in weiteren Themengebieten:

Zum einen wird in Kooperation mit führenden Institutionen an der neuen Materialklasse der topologischen Materialien geforscht. In der Zukunft soll sich der Fokus auf die technologische Nutzung solcher Materialien verlagern.

Zum anderen wird die Herstellung von Katalysatoren zur elektrochemischen Wasserspaltung (H₂-Produktion) als neues Themengebiet derzeit aufgebaut. Hierbei liegt der Fokus auf der Entwicklung von Katalysatoren mit geringem Anteil an kritischen Elementen (z.B. Platingruppe) und dem Recycling von Elektrodenmaterial.

• Messung von Seebeckkoeffizient und der elektrischen Leitfähigkeit sowie Temperatur- und Wärmeleitfähigkeit bis 1200 °C
• Magnetische und elektronische Messungen bei tiefen Temperaturen bis 2 K (PPMS-VSM)
• Materialproduktion im kg-Maßstab (Induktivschmelzen)
• Herstellung von Pulvern (Kugelmühle, Gasverdüser)
• Additive Fertigung von Proben (Metalle, Halbmetalle, Halbleiter) mittels SLM-Verfahren
• Spark-Plasma-Sintering zur Kompaktierung von Pulvern
• Elektrochemische Charakterisierung von Katalysatoren für die elektrochemische Wasserspaltung (bald; Labor im Aufbau)