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 IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga
23.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Plug & Play: Drei auf einen Streich
29.09.2016 | Rittal GmbH & Co. KG

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: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Flashmob der Moleküle

19.01.2017 | Physik Astronomie

Tollwutviren zeigen Verschaltungen im gläsernen Gehirn

19.01.2017 | Medizin Gesundheit

Fraunhofer-Institute entwickeln zerstörungsfreie Qualitätsprüfung für Hybridgussbauteile

19.01.2017 | Verfahrenstechnologie