Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn die Elektrik unter den zündenden Funken leidet

22.10.2009
Elektrische Schaltungen leiden darunter, dass bei jedem Ein- und Ausschalten ein kleiner, aber extrem heißer Funke überspringt - ähnlich wie der Blitz bei einem Gewitter.

Was diese winzigen Funken im Inneren des Kontaktes anrichten, wusste man lange Zeit nicht genau, denn ihre enorme Energie entlädt sich auf wenigen tausendstel Millimetern. Erst die so genannte "Nano-Tomographie" ermöglicht einen extrem präzisen Einblick in das Innere von Werkstoffen.

Für seine Forschungen auf diesem Gebiet hat Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes, jetzt den Morton Antler Award erhalten.

Diese wissenschaftliche Auszeichnung wurde ihm nach seinem Festvortrag - der "Morton Antler Memorial Lecture" - auf der weltweit führenden Konferenz für elektrische Kontakte, der IEEE Holm Conference on Electrical Contacts in Vancouver, verliehen. Erstmals ging diese Auszeichnung an einen deutschen Forscher.

Elektrische Schaltsysteme, die heute in jedem Gebäude, jedem Haushaltsgerät und jedem Auto zu finden sind, leiden nicht nur unter dem mehrere tausend Grad heißen, blitzartigen Funkenschlag beim Ein- und Ausschalten. Auch Korrosion, mechanischer Verschleiß und Temperaturschwankungen schaden ihnen. Viele Geräteausfälle haben mit diesen Problemen an den elektrischen Kontakten zu tun. Diese Störanfälligkeit bekommen auch die Autohersteller zu spüren, die bereits heute mehrere tausend kleinster Schalt- und Steckkontakte in jedes Fahrzeug montieren. In künftigen Elektromobilen werden die Unternehmen sogar noch sehr viel höhere elektrische Ströme und Spannungen handhaben müssen.

In einem Forschungsprojekt mit Bosch, Siemens, der deutschen Edelmetallindustrie und weiteren Instituten untersuchten Professor Mücklich und sein Team mit Hilfe der Nano-Tomographie erstmals, wie die Schädigung elektrischer Schaltkontakte genau vonstatten geht. Man wollte verstehen, wie der beim Ein- und Ausschalten auftreffende Energieschock auf einen wenige tausendstel Millimeter kleinen Krater des Kontaktwerkstoffes einwirkt. Die Saarbrücker Wissenschaftler konnten zeigen, wie dieser Mikroblitz in Nanodimensionen das Innenleben des so genannten "Kontaktwerkstoffs" verändert und - je nach Belastung - schließlich die Lebensdauer des Bauelementes beendet. Mit diesen Erkenntnissen sollen nun neue Materialien entwickelt werden, denen die kurzzeitige extreme Hitze des Funkens von bis zu 6000 Grad Celsius nichts ausmacht. "Mit robusteren Materialien und einem maßgeschneiderten Innenleben der Werkstoffe wird man die Haltbarkeit von elektrischen Schaltsystemen wesentlich erhöhen können und möglicherweise auch mit weniger kostbaren Edelmetallen auskommen als heute", erläutert Frank Mücklich das Forschungsziel.

Die Nano-Tomographie funktioniert ähnlich wie die Computer-Tomographie in der medizinischen Untersuchung: Im Unterschied dazu wird der Körper aber nicht scheibchenweise durchleuchtet, sondern durch einen sehr präzisen Ionenstrahl systematisch in Scheiben von wenigen Nanometern Dicke zerlegt. Die dabei erfassten Bildserien werden anschließend im Computer wieder zum exakten räumlichen Abbild zusammengefügt. Durch die extrem hohe Auflösung der Nano-Tomographie und der unterschiedlichen Kontrastverfahren können die Materialforscher damit nicht nur chemisch analysieren, welche Atome wo enthalten sind, sondern sie können auch veranschaulichen, welche Gitterstruktur und Orientierung die Kristalle des Materials haben und welche Nanostrukturen daraus geformt wurden. Und sie können aus dem 3D-Bild an jeder Stelle die Folgen kleinster Materialveränderungen für die entscheidenden Eigenschaften berechnen - die Leitfähigkeit für Strom und Wärme beim Auftreffen des unvermeid-lichen Mikroblitzes.

Fragen beantwortet:

Prof. Dr. Frank Mücklich
muecke@matsci.uni-sb.de
Tel. 0681/302-70500

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-sb.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen
12.12.2017 | Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES

nachricht Meilenstein in der Kreissägetechnologie
11.12.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Im Focus: Scientists channel graphene to understand filtration and ion transport into cells

Tiny pores at a cell's entryway act as miniature bouncers, letting in some electrically charged atoms--ions--but blocking others. Operating as exquisitely sensitive filters, these "ion channels" play a critical role in biological functions such as muscle contraction and the firing of brain cells.

To rapidly transport the right ions through the cell membrane, the tiny channels rely on a complex interplay between the ions and surrounding molecules,...

Im Focus: Stabile Quantenbits

Physiker aus Konstanz, Princeton und Maryland schaffen ein stabiles Quantengatter als Grundelement für den Quantencomputer

Meilenstein auf dem Weg zum Quantencomputer: Wissenschaftler der Universität Konstanz, der Princeton University sowie der University of Maryland entwickeln ein...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Innovative Strategien zur Bekämpfung von parasitären Würmern

08.12.2017 | Veranstaltungen

Hohe Heilungschancen bei Lymphomen im Kindesalter

07.12.2017 | Veranstaltungen

Der Roboter im Pflegeheim – bald Wirklichkeit?

05.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Mit Quantenmechanik zu neuen Solarzellen: Forschungspreis für Bayreuther Physikerin

12.12.2017 | Förderungen Preise

Stottern: Stoppsignale im Gehirn verhindern flüssiges Sprechen

12.12.2017 | Biowissenschaften Chemie

E-Mobilität: Neues Hybridspeicherkonzept soll Reichweite und Leistung erhöhen

12.12.2017 | Energie und Elektrotechnik