Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Glas – präzise und schnell charakterisiert

15.10.2012
Gläser können ganz verschiedene Eigenschaften haben, je nachdem, mit welchen Zusätzen man sie modifiziert. Ein neues Verfahren vereinfacht es nun, Glaseigenschaften zu analysieren: Es ist bis zu fünfmal schneller als bisherige Methoden und kommt mit nur 20 Prozent des Materials aus. Auf der Messe Glasstec vom 23. bis 26. Oktober in Düsseldorf stellen die Forscher das Verfahren vor (Halle 15, Stand E25).

Ob in Wohnungen, im Auto oder in industriellen Prozessen – Glas ist ein universeller Werkstoff. Seine Eigenschaften sind so außergewöhnlich, dass es oft keine Alternative zu diesem Material gibt. So etwa in der Hochtemperatur-Brennstoffzelle, in der abwechselnd Lagen aus Keramiken und Metallen miteinander gefügt werden: Soll kein explosiver Wasserstoff entweichen, müssen Metall und Keramik fest miteinander verbunden werden, die Nahtstelle muss komplett dicht sein. Das schafft nur Glas, in diesem Fall spricht man auch von Lotglas. Doch wie verhält sich der Werkstoff bei hohen Temperaturen? Wie stark dehnt er sich aus?

Bislang untersucht man das mit einer Schubstange, die auf einen Zylinder aus dem Glas drückt. Erwärmt sich das Glas, dehnt es sich aus und schiebt die Schubstange zurück. Wird es allerdings flüssig, klebt es an der Schubstange und macht sie unbrauchbar. Auch wenn es darum geht, Gläser mit neuen Eigenschaften zu entwickeln, brauchen Wissenschaftler verlässliche, schnelle und einfache Methoden, um die Eigenschaften des Materials zu untersuchen.

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Wertheim haben jetzt eine thermooptische Messanlage entwickelt, mit der sich Gläser umfassend charakterisieren lassen. »Mit unserer Anlage lassen sich erstmalig alle Glaseigenschaften gleichzeitig untersuchen – und das im Labormaßstab, also mit wenig Probenmaterial«, sagt Dr. Andreas Diegeler, Leiter des Zentrums für Geräte- und Anlagenentwicklung am ISC. Die Anlage besteht aus einem Ofen, in den eine CMOS-Kamera »hineinschaut«. Diese Kamera ermöglicht es den Forschern, das Glas während des gesamten Wärmeprozesses zu beobachten.

Kernstück für die Charakterisierung ist das Maximum-Bubble-Pressure-Modul, mit dem die Wissenschaftler die Viskosität und die Oberflächenspannung des Glases in geschmolzenem Zustand messen können. Das Prinzip, das sich hinter diesem Begriff verbirgt: Das Glas wird in einem Tiegel aus Quarzglas erhitzt. Da das Quarzglas mit rund 1600 Grad Celsius einen höheren Schmelzpunkt hat als anderes Glas, bleibt der Quarzglastiegel fest, während das zu untersuchende Glas darin langsam schmilzt. Eine Quarzglaskapillare – also ein kleines Röhrchen mit einem Innendurchmesser von einem bis drei Millimetern – wird vollautomatisch durch ein Loch im Ofendach in die Glasschmelze getaucht. Ebenfalls vollautomatisch wird durch dieses Röhrchen eine genau definierte Menge an Gas geblasen, in die Glasschmelze hinein. Die Kapillare im geschmolzenen Glas ähnelt einem Strohhalm in einem Glas Cola: Pustet man Luft durch den Strohhalm in das Getränk, entstehen Blasen.

Macht man das gleiche Spiel mit Joghurt, sieht man weniger Blasen. In ähnlicher Weise können die Forscher durch die Art der Blasenentwicklung auf die Viskosität, also die Zähflüssigkeit des Glases schließen, aber auch die Oberflächenspannung der Glasschmelze bestimmen. Mit dem thermooptischen Messprinzip können sie zudem weitere wesentliche Glaseigenschaften festlegen, etwa die Wärmedehnung unter anwendungsnahen Bedingungen.

Das Verfahren bietet viele Vorteile: »Zum einen spart es Zeit: Mit der thermooptischen Anlage lässt sich Glas mindestens fünfmal schneller charakterisieren als bisher. Denn wo bislang fünf Proben hergestellt und einzeln analysiert werden mussten, um fünf charakteristische Viskositätspunkte des Glases zu untersuchen, reicht nun eine Probe, die in nur einer Heizfahrt untersucht wird. Zudem hilft das Verfahren, Ressourcen zu sparen: »Da wir statt fünf Proben nur eine brauchen, sparen wir, natürlich in kleinem Maßstab, 80 Prozent des Materials«, fasst Diegeler zusammen. Die Anlage leistet aber nicht nur bei Glas gute Dienste. Sie ist für jegliche Art von Schmelzen einsetzbar, sei es Stahl oder Schlacke. Eine weitere interessante Alternative: Statt wie für die Untersuchungen Gas in das Glas zu blasen, das nicht mit dem Glas reagiert, kann man auch Gas einbringen, das chemisch mit dem Werkstoff reagiert und so seine Eigenschaften verändert. Dies könnte ein alternativer Weg sein, um neue Gläser zu entwickeln.

Die Anlage ist bereits auf dem Markt – einige Kunden arbeiten auch schon damit. Auf der Messe Glasstec vom 23. bis 26. Oktober in Düsseldorf stellen die Forscher das Verfahren vor (Halle 15, Stand E25).

Dr. Andreas Diegeler | Fraunhofer-Institut
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2012/oktober/glas-przise-und-schnell-charakterisiert.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Digitalisierung von HR-Prozessen – tisoware auf der Personal Nord und Süd
21.03.2017 | tisoware Gesellschaft für Zeitwirtschaft mbH

nachricht Hochauflösende Laserstrukturierung dünner Schichten auf der LOPEC 2017
21.03.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise