Studentische Abschlussarbeiten

Entwurf und Untersuchung einer durchlässigen Membran aus glasartigen Materialien mit Hilfe der numerischen Strömungsmechanik

Beschreibung der Forschung
In der heutigen biomedizinischen Industrie besteht ein großes Interesse an der Luftreinigung und -aufbereitung, insbesondere in überfüllten Bereichen und an Hotspots. Bisher gibt es keinen angemessene kontinuierliche und sofortige Sterilisierung eines großen Volumens an infiziertem Medium, z. B. in Theatern, Konzertsälen usw. In unserem Patent WO2022189522A1 (1) wird zum ersten Mal eine individuell einsetzbare medizinische Ausrüstung zum Schutz von Personen vorgestellt. Ein nachgiebiger Gesichtsschutz wird eingeführt, um die Atemluft sofort zu desinfizieren und zu filtern und gleichzeitig eine bequeme Atmung und eine durchsichtige Kommunikation mit der Umgebung zu ermöglichen. Als Lösung wird eine halbtransparente Membran aus porösen Glasplatten vorgeschlagen, die eine ausreichende Durchlässigkeit aufweist, die in dieser Forschung untersucht werden soll. Eine solche Durchlässigkeit ist notwendig, um sicherzustellen, dass ein ausreichendes Volumen an Atemluft durch die Atemwege des Benutzers strömt, ohne dass es zu Stimmveränderungen, Beeinträchtigungen oder Stauwärme kommt. Die Porengröße und -form sowie die endgültige Struktur der Glasscheiben werden anschließend entworfen und untersucht. Dies wird durch eine CFD-Studie (Computational Fluid Dynamics) mit rheologischen Beschreibungen ermöglicht. Proof-of-Concept-Prototypen (die von einem anderen Team hergestellt wurden) werden schließlich einer Funktionsprüfung unterzogen. Die sterilisierende Funktion wird an anderer Stelle untersucht.

Ihre Aufgabe
 Sie haben die Aufgabe, eine Untersuchungssequenz wie folgt durchzuführen:
- Modellierung der permeablen Membran mit variablen Porengrößen und -formen
- Permeabilitätsuntersuchung der modellierten Teile mittels CFD-Software
- Prüfung von vorgefertigten Prototypen der Membran auf ihre luftrheologischen Eigenschaften
- Untersuchung der mechanischen Eigenschaften der Membranprototypen 

Ihre Qualifikation
- Sie sind ein/e Masterstudent/in des Maschinenbaus, der Physik, der Technischen Physik, der   
  Physikalischen Chemie, der Materialwissenschaften, der Mechatronik, der Biomedizinischen Technik 
 oder ähnlicher Fachrichtungen, der/die eine Abschlussarbeit in einem der notwendigsten 
  biomedizinischen Felder für unvorhergesehene Epidemien anstrebt. 
- Sie verfügen über Kenntnisse in CFD und haben nachweislich Erfahrung mit der entsprechenden 
  Simulationssoftware, vorzugsweise ANSYS Workbench/CFX oder OpenFoam.
- Sie sind in der Lage, CAD-CAM-Software perfekt zu bedienen 
- Sie verfügen über Kenntnisse im Bereich 3D-Druck/additive Fertigungstechnologie oder sind bereit, 
  diese zu erlernen.
- Sie sind in der Lage, ein Rheometer zu benutzen oder zu erlernen und die rheologischen 
  Eigenschaften zu analysieren.  
- Sie sind in der Lage, Charakterisierungsverfahren wie Kratztests, Härte-/Steifigkeitstests usw. 
  anzuwenden oder zu erlernen und die gemessenen Daten zu analysieren.

Sollten Sie motiviert sein, an dieser lebensrettenden Forschung teilzunehmen, können Sie Ihre Bewerbung an Frau Vanessa Möller über vanessa.moeller@tu-ilmenau.de oder direkt an uns senden.

Ansprechpartner: 

Herr Dr.-Eng. Esmail Issa
esmail.issa@tu-ilmenau.de

Verantwortliche Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Photokatalytische Wirkung von UV-Strahlung mit variabler Wellenlänge auf mit Breitband-Halbleitern beschichtete Membranen für biomedizinische Anwendungen

Beschreibung der Forschung
Die Coronavirus-Pandemie hat gezeigt, wie wichtig es ist, die Atemluft von Krankheitserregern zu befreien, und zwar nicht nur bei Ausbrüchen, sondern auch im täglichen Leben. Eine bewährte Methode der Luftentkeimung ist die Bestrahlung mit ultraviolettem (UV)-Licht über photokatalytische Oberflächen, die in direktem Kontakt mit dem infizierten Medium stehen. Solche Oberflächenmaterialien bestehen aus n-Typ-Halbleitern mit einem Bandlückenbereich von 3,22 bis 3,37 eV (relativ breit), z.B. TiO2, ZnO, SnO2, usw. Das Patent für Methode und Gerät WO2022189522A1 (1), welche eine photoaktive Membran verwenden, sollen in dieser Forschung untersucht werden. Die Membran besteht aus lichtdurchlässigen Glasplatten, die unterschiedliche Porengrößen und -strukturen aufweisen. Die permeable Membran ist auf einer Seite mit einer oder zwei Schichten der oben genannten Oxide beschichtet. Die andere Seite der Membran ist mit einer transparenten, leitfähigen Oxidschicht (TCO), z. B. indiumdotiertem Zinnoxid, beschichtet, die dazu dient, UV-Strahlung zurück in die Membran zu reflektieren. Gegebenenfalls wird die UV-Aktivierung der beschichteten Oberfläche im Hinblick auf die Änderung der Oberflächenenergie untersucht.

Ihre Aufgabe
Gemeinsam  mit anderen Teammitgliedern sind Sie für die Durchführung der folgenden Schritte verantwortlich:
- Herstellung einer vorgefertigten permeablen Membran aus Glasplatten mit unterschiedlichen Porengrößen
  und -strukturen mittels Photolithographie oder Phasentrennung sowie Nassätzung. 
- Einseitige Beschichtung der hergestellten Glasmembran mit TiO2, ZnO, SnO2, etc. mittels chemischer
  Gasphasenabscheidung (CVD) und Untersuchung verschiedener Schichtdicken.
- Einseitige Beschichtung der Glasmembran mit TCO-Schichten mittels physikalischer Gasphasenabscheidung
  (PVD) und Untersuchung verschiedener Schichtdicken.
- Untersuchung der abgeschiedenen Schichten mit SEM/EDX, UV-VIS Spektrophotometrie, spektroskopischer
  Ellipsometrie und optischen Mikroskopen.
- Untersuchung der mechanischen Stabilität der abgeschiedenen Schichten sowie der Membranen durch Haft
  und Kratztests im Vergleich zu den relevanten ISO Normen.
- Aufbau des UV-Quellen-Photomembran-Setups und abschließende Charakterisierung der photokatalytischen
  Wirkung mittels bekannter Oberflächenenergietests.

Ihre Qualifikation 
- Sie befinden sich im Master der Studiengänge der Mikro-Nanotechnologie, der Physik, der Technischen
  Physik, der Technischen Chemie, der Materialwissenschaft oder der Biomedizinischen Technik, des
  Maschinenbaus oder der Elektrotechnik und möchten eine einzigartige Abschlussarbeit im Bereich der
  Mikrosystemtechnik für biomedizinische Anwendungen anfertigen.
- Sie verfügen sowohl über theoretische Kenntnisse als auch über erste praktische Erfahrungen in den
  Bereichen Halbleiter, CVD, PVD, Photolithographie, Nasschemie und Photonik.
- Sie sind in der Lage, Messgerät zu benutzen oder zu erlernen und die gemessenen Daten zu analysieren.

Die Arbeit kann einzeln oder im Team bearbeitet werden. 
Sollten Sie motiviert sein, an dieser lebensrettenden Forschung mitzuwirken, senden Sie bitte Ihre Bewerbung an Frau Vanessa Möller unter: vanessa.moeller@tu-ilmenau.de

patents.google.com/patent/WO2022189522A1/en

Ansprechpartner: 

Herr Dr.-Eng. Esmail Issa
esmail.issa@tu-ilmenau.de

Verantwortliche Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Abschlussarbeit zum Thema Zuverlässigkeit von Dünnglas in Vakuumbeschichtungsverfahren

Das Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP widmet sich der Entwicklung innovativer Lösungen, Technologien und Prozesse zur Veredelung von Oberflächen und für die organische Elektronik. Wir bieten ein breites Spektrum an Forschungs-, Entwicklungs- und Pilotfertigungsmöglichkeiten, insbesondere für die Behandlung, Strukturierung und Veredelung von Oberflächen sowie für OLED-Mikrodisplays, organische und anorganische Sensoren und optische Filter.
Unser interdisziplinärer Bereich "Plasmatechnik" beschäftigt sich mit vielfältigen Verfahren zur Beschichtung und Modifikation von flexiblen und starren Materialien, wie zum Beispiel Kunststoff, Papier, Metall oder Glas. Die dabei zu erzielenden Eigenschaften resultieren aus Anforderungen einer breiten Produktpalette, wie zum Beispiel Lebensmittelverpackungen, Displays, Solarmodulen, Dekorfolien oder Batterien. In unserer Forschungs- und Entwicklungstätigkeit kombinieren wir unterschiedliche wissenschaftliche Fachrichtungen wie Physik, Chemie und Fertigungstechnologie, Elektrotechnik/Elektronik, Informationstechnik und Informatik.

Zur Unterstützung unserer Arbeitsgruppe flatLab suchen wir Studierende zum nächstmöglichen Zeitpunkt an unserem Standort Winterbergstraße in Dresden-Gruna, die sich für eine Abschlussarbeit interessieren.

Was Sie bei uns tun
Dünnglas mit einer Dicke von 100 µm oder weniger ist flexibel und aufgrund seiner hervorragenden Oberflächeneigenschaften gut für Vakuumbeschichtungen geeignet. Das Fraunhofer FEP ist Vorreiter und Referenz im Bereich Dünnglasfunktionalisierung. Hier kann Dünnglas in Pilotanlagen sowohl in Sheet-to-Sheet- als auch in Rolle-zu-Rolle-Verfahren verarbeitet werden. Für die zuverlässige Prozessführung ist es entscheidend, dass der Beschichtungsprozess hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften des Substratglases optimiert wird. Deswegen sollen Untersuchungen zum Einfluss von Beschichtungsparametern auf die Glaseigenschaften durchgeführt werden. Dabei sind die resultierenden Schichteigenschaften ebenso zu betrachten wie die mechanischen Eigenschaften des Glases.

Folgende Arbeitsinhalte sind vorgesehen:
•    Einarbeitung in das Themenfeld Dünnglas sowie Festigkeitsprüfung dünner Substrate
•    Durchführung von Beschichtungsversuchen an den Pilotanlagen des FEPs
•    Vereinzelung und Festigkeitsprüfung der Gläser
•    Auswertung der Ergebnisse im Hinblick auf eine zuverlässige Dünnglasverarbeitung

Was Sie mitbringen:
Die Ausschreibung richtet sich vorrangig an Studierende der Materialwissenschaften, der Verfahrenstechnik, des Chemieingenieurwesens, und verwandter Fachrichtungen. Vorwissen im Bereich Glas ist empfehlenswert.

Für Bachelorstudierende ist die Ausschreibung aufgrund einer längeren Einarbeitungszeit auch geeignet, allerdings nur wenn die Bachelorarbeit mit einem Forschungspraktikum verbunden wird, so dass dieses Thema über einen zusammenhängenden Zeitraum von mindestens 6 Monaten bearbeitet werden kann.

Ansprechpartner: 

Frau Wiebke Langgemach
Telefon: +49 351 2586-119
wiebke.langgemach@fep.fraunhofer.de

Verantwortliche Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Glasrecycling „Energieärmere Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von bleihaltigem Altglas“

Fernseher auf Basis von Kathodenstrahlröhren wurden endgültig durch Flachbildschirme vom Markt verdrängt. Der dadurch anfallende schwermetallhaltige Elektroschrott unterliegt spezifischen Verwertungsvorgaben. Vorhandene Verfahren zur Wiederaufbereitung verbrauchen nur geringe Mengen des Altglases [1]. Ziel ist die Verbindung eines Recyclingkonzepts für bleihaltiges Altglas mit einem wirtschaftlichen Nutzen bei der Herstellung poröser Gläser, die u.a. als Adsorbenzien, Molekularsiebe, Membranen oder Katalysatoren eingesetzt werden [2]. Es besteht Sparpotenzial bei den Rohstoffen und beim Energieverbrauch. Vorherige Arbeiten [3, 4] haben erfolgreich bleiarmes, poröses Glaspulver hergestellt und die Verringerung der Rohstoffkosten auf etwa die Hälfte bestimmt. Nun soll die Einschätzung des Energieeinsparpotenzials erfolgen: Wie weit können Prozesstemperaturen und -zeiten durch welche Maßnahmen beim Schmelzen verringert werden ohne die Produktqualität zu beeinträchtigen?
Praktische Aufgaben dieser Arbeit umfassen das Schmelzen und Analysieren des Glases, sowie eine wirtschaftliche Betrachtung des Prozesses. Diese Aufgabenstellung wird für Studierende des Wirtschaftsingenieurwesens empfohlen.

[1]    Umweltbundesamt, Bildschirme und Lampen, 2022
[2]    F. Janowski, W. Heyer, „Poröse Gläser: Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen“, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1982
[3]    J. Wessel, Masterarbeit TU Ilmenau, 2019: „Eine Studie zur ökonomischen Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von PbO und Altglas“
[4]    N. Gabriel, N. Hornemann, J. Paternoga, Projektarbeit TU Ilmenau, 2019:„Untersuchung von bleihaltigem Altglas als Rohstoff zur VYCOR®-Glas                Herstellung“

Beutreuerin:

Janine Wessel
janine.wessel@tu-ilmenau.de

Verantwortliche Hochschullehrerin

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Charakterisierung mechanischer Eigenschaften von Verbundverglasung durch Falltests

SCHOT T ist ein international führender Technologiekonzern auf den Gebieten Spezialglas und Glaskeramik - und ein besonderer Arbeitgeber: Wir bekennen uns zu einer offenen, diversen und wertschätzenden Kultur des Miteinanders, die viel Raum lässt. Für die persönliche Entwicklung und das gute Gefühl, genau am richtigen Platz zu sein.

Unsere Business Unit Horne Tech ist mit innovativen Lösungen aus Spezialglas und Glaskeramik ein weltweit führender Anbieter u. a. für die Hausgeräte- und Consumer-Electronics-lndustrie. CERAN® Glaskeramik Kochflächen sind eine ihrer Erfolgsgeschichten. Darüber hinaus bieten wir Lösungen für ein breites Spektrum an Einsatzmöglichkeiten - von Kochen, Backen und Heizen über Sicherheit, wie z.B. Brandschutz, bis hin zu Cover­und Ultradünnglas für Smartphones und Innovationen im Bereich Diagnostik. 

Für die SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH am Standort Jena, Bereich Anwendungstechnik suchen wir zum nächstmöglichen Zeitpunkt einen Studenten*in für die Erarbeitung eines/r 
Praktikums/Bachelor-/Masterarbeit im Bereich Anwendungstechnik / Materialentwicklung mit dem Thema 
,,Charakterisierung mechanischer Eigenschaften von Verbundverglasung durch Falltests". 

Ihre Aufgaben 

•    Definieren und Erarbeiten von Versuchsplänen zur systematischen
     Charakterisierung
•    Aufbauen bzw. Verbessern bestehender Charakterisierungsmethoden
•    organisieren bzw. Vorbereiten der zu untersuchenden Materialien
•    Charakterisieren von Materialzuständen durch zerstörungsfreie Methoden
•    Durchführen von zerstörenden Methoden zur Bewertung der jeweiligen Gläser
•    Auswerten, Interpretieren und Dokumentieren der erhaltenen Ergebnisse

Ihr persönlicher Kontakt 

Wir freuen uns auf Ihre Bewerbung: SCHOTT Technical Glass Solutions GmbH

Sandra Kretzschmar 
Tel.:03641 6815506

Parameters of pad polishing

Chemical –mechanical polishing (CMP) is widely used in the production of optical components such as lenses and mirrors for a variety of applications including microscopy, telecommunications, and astronomy.

In the CMP process, a polishing pad is used along with slurry containing abrasive particles and a chemical solution. The abrasive particles help to remove the surface material through mechanical abrasion, while the chemical solution reacts with the surface to dissolve any remaining imperfections.

Ceria (cerium oxide) nanoparticles are commonly used as the abrasive component in the slurry. However, aggregation of these nanoparticles can occur during the polishing process and can affect the polishing performance.

In this work we try to investigate the effect of pores density in polyurethane polishing pads on the aggregation of ceria abrasives particles during the CMP process of optical glass.

Ansprechpartner:

Prof. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Farouk Abbas
farouk-abbas02@hotmail.com

Untersuchungen zum Ätzverhalten von Kieselgläsern mit variablen OH-Gehalten in einem trockenchemischen Ätzprozess

Mikrotechnische Anwendungen von Kieselglas beruhen auf besonderen Eigenschaften wie z.B. der Hochtemperaturstabilität bis ≈ 1000 °C, der optischen Transparenz bis in den UV Bereich, einem niedrigen Brechungsindex und einer im Vergleich zu anderen oxidischen Gläsern niedrigen thermischen Ausdehnung gepaart mit einer sehr guten Temperaturwechselbeständigkeit. Die Einsatzgebiete von Kieselglas erstrecken sich dabei von Bauteilen in CVD- oder Ionenätzanlagen bis zu Substraten für die Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik. Dabei kommen auch Kieselgläser mit unterschiedlichen OH-Gehalten zum Einsatz.

Trockenchemische Plasmaätzprozesse, wie z.B. das Reaktive Ionenätzen (Reaction Ion Etching, RIE), werden hauptsächlich zur geometrischen und selektiven Mikrostrukturierung von Halbleitersubstraten, meist Silizium, angewendet. Der Ätzangriff bei Gläsern ist hingegen komplex da neben den Wechselwirkungen zwischen Glas und den chemisch reaktiven Neutralteilchen (Fluorionen) auch die physikalische Wechselwirkung mit reaktiven und/oder inerten Ionen eine wesentliche Rolle im Abtrags Prozess spielen.

Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von intrinsischen OH-Gruppen im Kieselglas auf die Ätzgeschwindigkeit. Ausgehend von Kieselgläsern in unterschiedlicher Qualität sollen Trockenätzversuche mit einem RIE Prozess durchgeführt werden. Dabei ist der Ausgangszustand der Proben vor und nach der Ätzung zu charakterisieren und der Einfluss auf die Ätzrate, die Oberflächentopographie sowie die Beeinflussung der Glasstruktur zu ermitteln. Im Fokus steht dabei der chemische Auflösungsprozess in Zusammenhang mit der Anwendung von H₂ -haltigen Ätzgasgemischen.

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Ulrike Brokmann
ulrike.brokmann@tu-ilmenau.de

Dr.-Ing. Christoph Weigel
christoph.weigel@tu-ilmenau.de

Verantwortliche Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

AUSSCHREIBUNG

Untersuchung des Einflusses des SiO₂/B₂O₃ Verhältnisses auf dielektrische Eigenschaften eines fotosensitiven Glases

Fotosensitive Gläser werden in vielen Bereichen der Mikrotechnik für fluidische, mechanische oder optische Anwendungen eingesetzt. Für den Einsatz als geometrisch strukturiertes Substrat in integrierten Schaltkreisen im Hochfrequenzbereich sind die dielektrischen Eigenschaften von hohem Interesse. Ziel ist es, die relative Dielektrizitätszahl e und den Verlustfaktor tand möglichst gering zu halten.

Ausgehend von einer am FG ANW etablierten Glaszusammensetzung des fotostrukturierbaren Glases FS21 ist eine stufenweise Substitution des SiO₂ Gehaltes durch B₂O₃ vorzunehmen. Entsprechende Gläser sind herzustellen und hinsichtlich ausgewählter, für den Fotostrukturierungsprozess relevanter Kenngrößen zu charakterisieren. Zusätzlich ist der Einfluss auf e, tand mit Temperturabhängigkeit darzustellen. Die Ergebnisse sind mit Bezug auf strukturelle Einflüsse zu diskutieren.

Teilaufgaben:

• Literaturrecherche zu fotosensitivem Glas mit Schwerpunkt dielektrische Eigenschaften in Hochfrequenzananwendungen
• Planung und Durchführung von Glasschmelzversuchen
• Probenpräparation für ausgewählte Analtik und deren Durchführung
• Auswahl und Bestimmung prozessrelevanter Kenngrößen
• Bestimmung dielektrischer Eigenschaften als Funktion der Temperatur
• Schriftliche Dokumentation und Interpretation der Ergebnisse sowie Präsentation

Ansprechpartner:

Dr.-Ing. Ulrike Brokmann
ulrike.brokmann@tu-ilmenau.de

Verantwortlicher Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

AUSSCHREIBUNG

Fernseher auf Basis von Kathodenstrahlröhren wurden endgültig durch Flachbildschirme vom Markt verdrängt. Der dadurch anfallende schwermetallhaltige Elektroschrott unterliegt spezifischen Verwertungsvorgaben. Vorhandene Verfahren zur Wiederaufbereitung verbrauchen nur geringe Mengen des Altglas [1]. Ziel ist die Verbindung eines Recyclingkonzepts für bleihaltiges Altflas mit einem wirtschaftlichen Nutzen bei der Herstellung poröser Gläser. Es besteht Sparpotential bei den Rohstoffen und beim Energieverbrauch. Vorherige Arbeiten [2, 3] haben erfolgreich bleiarmes, poröses Glaspulver hergestellt und die Verringerung der Rohstoffkosten auf etwa die Hälfte bestimmt. Nun soll die Einschätzung des Energieeinsparpotentials erfolgen: Wie weit können Prozesstemperaturen und -zeiten beim Schmelzen, Entmischen und Extrahieren verringert werden?
Praktische Aufgaben dieser Arbeit umfassen des Schmelzen, Tempern, Extrahieren und Analysieren des Glases. Es wird sowohl bei hohen Temperaturen als auch mit Salzsäure und Natronlauge gearbeitet. Prozessbedingt sind nach den ersten Experimenten lange Wartezeiten zu berücksichtigen, die für die theoretische Abhandlung genutzt werden. 

[1] Umweltbundesamt, Bildschirme und Lampen, 2022.
     https://www.umweltbundesamt.de/daten/ressourcen-abfall/verwertung-entsorgung-ausgewaehlter-abfallarten/bildschirme-lampen (03.02.2023)

[2] J. Wessel, Masterarbeit TU Ilmenau, 2019: "Eine Studie zur ökonomischen Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von PbO und Altglas"

[3] N. Gabriel, N. Hornemann, J. Paternoga, Projektarbeit TU Ilmenau, 2019: "Untersuchung von bleihaltigen Altglas als Rohstoff zur VYCOR^®-Glas 
     Herstellung"

Ansprechpartner:

M.Sc. Janine Wessel
janine.wessel@tu-ilmenau.de

Dr.-Ing. Sharon Koppka
sharon.koppka@tu-ilmenau.de

Verantwortlicher Hochschullehrerin:

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

AUSSCHREIBUNG 

Aufgabe 1: Recherche und Analyse der Abfallfraktion

Recherche zu Einsatzmöglichkeiten für Farbglas
Bestimmung der Durchschnitts- Zusammensetzung und -Mengen
der Farbglas-Abfälle bei einem bestimmten Hersteller
Recherche zum Stand der Forschung für die Aufbereitung solcher Glasfraktionen
Kontaktaufnahme zu möglichen Abnehmern
Schmelzversuche mit Glasmischungen 

Aufgabe 2: Entmischung zur Aufkonzentration der Schwermetalle 

PbO-Anteil im anfallenden Abfallgemisch bestimmen 
Zerkleinerung und Mischung der Scherben mit Zuschlägen für entmischendes Glas
Schmelzen, Entmischen und Extrahieren 
PbO (und mögliche andere Schwermetalle) im ausgelaugten Glas und in der Lösung bestimmen
Farbmessung an ausgelaugtem Glas
Einsatzmöglichkeiten dafür vorschlagen 

Beide Aufgaben gemeinsam sind für eine Projektarbeit im Studiengang Werkstoffwissenschaft (o. ä.) geeignet, einzeln als Bachelorarbeiten 

Siehe: 

J. Wessel, Masterarbeit TU Ilmenau, 2019: „Eine Studie zur ökonomischen Herstellung poröser Gläser unter Verwendung von PbO und Altglas“

N. Gabriel, N. Hornemann, J. Paternoga, Projektarbeit TU Ilmenau, 2019: „Untersuchung von bleihaltigen Altglas als Rohstoff zur VYCOR®

Ansprechpartner:
M.Sc. Janine Wessel 
janine.wessel@tu-ilmenau.de

Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Edda Rädlein
edda.raedlein@tu-ilmenau.de

Ausschreibung

Kreislaufwirtschaft (oder englisch circulareconomy) wird für das Erreichen der Ziele zur Reduzierung des Verbrauchs von Ressourcen oder Abfallprodukten und Emissionen immer wichtiger. Im Kontext der Kreislaufwirtschaft existieren bereits mehrere Arbeiten, zum Beispiel zur Erzeugung von Werkstoffkreisläufen, zur systematischen Entwicklung von Produkten mit dem Fokus auf Update-Fähigkeit, usw. Eine systematische Strategie für das Themenfeld der Kreislaufwirtschaft kann nur erarbeitet werden, wenn ein ganzheitliches Bild der möglichen Einfluss- und Stellgrößen vorhanden ist. Hierfür wird die vorliegende Projektseminaraufgabe ausgeschrieben, mit dem Ziel dieses ganzheitliche Bild mit einer systematischen Klassifikation möglicher Einfluss- und Stellgrößen zu erarbeiten.

Im Rahmen des Projektseminars, welches in Zusammenarbeit vom
Fachgebiet Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe, Fachgebiet
Kunststofftechnik und Fachgebiet Produkt- und Systementwicklung
betreut wird, soll systematisch der Stand der Technik aufgearbeitet und
mittels Klassifikationsmethoden strukturiert aufbereitet werden. Im
Ergebnis steht ein ganzheitliches Bild mit unterschiedlichen Handlungsfeldern. 

Betreuung durch: Fachgebiet Produkt- und Systementwicklung,
Fachgebiet Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe und
Fachgebiet Kunststofftechnik

Kontakt: Prof. Stephan Husung (stephan.husung@tu-ilmenau.de),

Prof. Edda Rädlein (edda.raedlein@tu-ilmenau.de) oder
Prof. Florian Puch (florian.puch@tu-ilmenau.de)

Ce³⁺:YAG (Ce³⁺ dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat, Y₃Al₅O₁₂) ist einer der heute am häufigsten verwendeten Leuchtstoffe. Er ist Basis fast jeder weiß emittierenden LED und damit aus der Unterhaltungselektronik und Beleuchtungstechnik nicht mehr wegzudenken. Dabei wird der breitbandig gelb emittierende Leuchtstoff in der Regel mit einer blau emittierenden LED durchstrahlt. Die Kombination von gelbem Fluoreszenzlicht und teilweise transmittiertem blauen LED-Licht ergibt für das menschliche Auge die Farbe Weiß.
In dieser Arbeit soll dieser Fluorophor (Ce³⁺:YAG) aus einem Glas auskristallisiert und auf diese Weise gelblich weiß fluoreszierende Glaskeramiken hergestellt werden. Eine geeignete Glaszusammensetzung, mit der dies möglich ist, wurde bereits in einer vorangegangenen Arbeit identifiziert. Diese Glaszusammensetzung soll nun so modifiziert werden, dass eine möglichst homogene, feinkörnige Kristallisation von Ce³⁺:YAG im Glas erreicht wird. Hierzu sollen sogenannte „Keimbildner“, wie TiO₂ oder ZrO₂ in verschiedenen Konzentrationen zur Glaszusammensetzung hinzugefügt und deren Einfluss auf die YAG-Kristallisation untersucht werden.

Durchzuführende Arbeiten: Zunächst müssen die Gläser hergestellt, d.h. erschmolzen und charakterisiert werden. Im Anschluss werden aus den erhaltenen Glasblöcken Scheiben geschnitten und diese dann bei verschiedenen Temperaturen und Haltezeiten getempert. In diesem Schritt sollte die Kristallisation von Ce³⁺:YAG im Glas stattfinden. Charakterisiert werden die Proben anschließend mit optischer Mikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und Röntgen-Diffraktometrie.

Ansprechpartner:
Dr. rer. nat. Andreas Herrmann
andreas.herrmann@tu-ilmenau.de

Ausschreibung