Oberflächen nach Maß
Materialcharakterisierung und Analytik
Bildgebung und Spektroskopie zur Aufklärung von Struktur, Zusammensetzung und Prozessen
Die Querschnittseinheit untersucht die chemische Zusammensetzung, Struktur und Dynamik von Oberflächen und Grenzflächen. Gleichzeitig stellt sie ein breites Spektrum analytischer Methoden für das gesamte IOM bereit und unterstützt damit die Forschung ausgehend von den Grundlagen bis zur anwendungsnahen Entwicklung.
Es werden alle relevanten Längenskalen abgedeckt – von der molekularen Struktur über nanoskalige und mikroskopische Bildgebung bis hin zur großflächigen und prozessnahen Analyse sowie zur Untersuchung dynamischer Prozesse.
Analyse von Struktur und Zusammensetzung
Chemische und strukturelle Grundlagen
- Untersuchung von chemischer Zusammensetzung und Gefügestruktur
- Analyse von Oberflächen und Grenzflächen
- Beiträge zum Verständnis von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
- Einsatz in unterschiedlichen Materialsystemen wie Metallen, Keramiken, Dielektrika und Polymeren
Bildgebung und ortsaufgelöste Analytik
Topographie, Morphologie und chemische Verteilung
- Kombination von mikroskopischen Verfahren und Spectral Imaging
- Analyse von Topographie, Morphologie und chemischer Verteilung
- Untersuchung von Materialien von der Nano- bis zur Makroskala
- Integration in Forschung und industrielle Anwendungen
Analyse von Materialeigenschaften
Thermische, mechanische und kolloidale Eigenschaften
- Charakterisierung von Polymeren, Hydrogelen und Cryogelen
- Analyse von Oberflächeneigenschaften und Benetzbarkeit
- Bestimmung von Partikelgröße und Zeta-Potential
Molekulare und nanoskalige Strukturaufklärung
Spektroskopie und Elektronenmikroskopie
- Einsatz von Resonanzspektroskopie
- Untersuchung von atomaren Strukturen mittels Elektronenmikroskopie
- Analyse von reaktiven Spezies und Defektstrukturen
Dynamische Prozesse und Spektroskopie
Zeitaufgelöste und nichtlineare Methoden
- Untersuchung von zeitabhängigen und ultraschnellen Prozessen
- Einsatz von in-situ- und nichtlinearen spektroskopischen Methoden
- Analyse und Aufklärung von Reaktionsmechanismen
- Verbindung von Experiment und Simulation
Analyse von Struktur und Zusammensetzung
Chemische und strukturelle Grundlagen
- Untersuchung von chemischer Zusammensetzung und Gefügestruktur
- Analyse von Oberflächen und Grenzflächen
- Beiträge zum Verständnis von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
- Einsatz in unterschiedlichen Materialsystemen wie Metallen, Keramiken, Dielektrika und Polymeren
Forschungsthemen im Überblick
Oberflächensensitive Methoden
Chemische Zusammensetzung, Struktur und Gefüge von Materialien präzise analysieren.
NIR / MIR Spectral Imaging und Spektroskopie
Chemische Verteilungen sichtbar machen – von der Mikroskala bis zur Inline-Prozesskontrolle.
Thermische und physikalische Charakterisierungsmethoden
Materialeigenschaften von Polymeren und funktionalen Systemen gezielt bestimmen.
Nichtlineare optische Spektroskopie, Ultrakurzzeitspektroskopie
Licht-induzierte Prozesse an Grenzflächen verstehen.
Ausgewähltes Forschungsbeispiel
Sortierung von Alttextilien
Spectral Imaging für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft
Eine zentrale Herausforderung für die textile Kreislaufwirtschaft ist die zuverlässige Sortierung von Alttextilien nach Materialklassen. Bestehende Verfahren auf Basis von Nahinfrarot-Spektroskopie stoßen dabei bislang an Grenzen, insbesondere bei schwarzen Textilien oder Materialien mit geringen Beimischungen wie Elasthan.
Das IOM entwickelt gemeinsam mit internationalen Partnern neue analytische Ansätze zur Identifizierung solcher schwer detektierbarer Materialien. Im Fokus stehen NIR Hyperspectral Imaging, erweiterte spektroskopische Methoden sowie chemometrische Verfahren.
Ziel ist es, auch komplexe oder bislang nicht zuverlässig erfassbare Materialkombinationen automatisiert zu erkennen und damit neue Möglichkeiten für das Recycling zu schaffen.
Ergebnis:
- zuverlässige Identifikation auch schwieriger Materialien (z. B. schwarze Textilien, Materialien mit Elasthan)
- deutliche Verbesserung automatisierter Sortierprozesse
- Grundlage für eine funktionierende textile Kreislaufwirtschaft
