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150 Jahre Innovationen schaffen – Richard Küch und das Quarzglas

21.12.2010
Am Anfang war der Bergkristall – Quarzglas hilft heute vielfältig im Alltag und im Weltall

Dr. Ralf Takke von Heraeus Quarzglas ist seit über 25 Jahren vom Werkstoff Quarzglas fasziniert. (Quelle: Heraeus)


Ohne Quarzglas gäbe es kein Internet. Haarfeine Lichtleitfasern transportieren riesige Datenmengen schnell und sicher über Kontinente und Ozeane. (Quelle: Heraeus)

Kaum ein anderer Entwickler bei Heraeus fand und erfand in seinem Leben so viele verschiedene Verfahren für industrielle und medizinische Anwendungen wie Dr. Richard Küch (30.08.1860 bis 03.06.1915). Heraeus erinnerte im Jahr 2010 zu Küchs 150. Geburtstag an den Chemiker und Physiker.

Seine Entwicklungen waren entscheidend für den Erfolg und das Wachstum des Unternehmens und sind bis heute in Industrie und Alltag anzutreffen. Beispielsweise in Form von hochreinem Quarzglas. Ob Mikrochip-Herstellung, Datenübertragung mittels Lichtleitfaser, Präzisionsoptik oder Lasertechnik – wenn es um anspruchsvolle optische Anwendungen geht, führt kein Weg an Quarzglas vorbei. Auch bei aktuellen Forschungsprojekten wie dem Nachweis der Einsteinschen Relativitätstheorie oder der Laserfusion sorgt der außergewöhnliche Werkstoff für den richtigen „Durchblick“.

Heraeus ist einer der Pioniere bei der Herstellung von Quarzglas. Richard Küch gelang es 1899 mit Hilfe eines Knallgasbrenners (Wasserstoff-Sauerstoffflamme) Bergkristall bei einer Temperatur von rund 2000 °C zu schmelzen. Als Ergebnis erhielt er nahezu blasenfreies Quarzglas, das zunächst in der optischen Industrie für die Herstellung optischer Linsen und ab 1904 für die Herstellung von Speziallichtquellen, wie der Höhensonne Original Hanau, genutzt wurde.

Vom Internet bis Einstein – Quarzglas hilft überall

Heute ist hochreines Quarzglas für die Herstellung von Mikrochips und von Solarzellen unentbehrlich. Und ohne Quarzglas gäbe es kein Internet. Haarfeine Lichtleitfasern transportieren riesige Datenmengen schnell und sicher über Kontinente und Ozeane. Heraeus produziert synthetische Quarzglasrohre und -zylinder, die zur Herstellung von bislang rund 300 Millionen Kilometer Glasfasern für die optische Nachrichtentechnik beitrugen.

Neben diesen großvolumigen Anwendungen nutzt Heraeus immer wieder außergewöhnliche technologische Herausforderungen bei Hightech-Anwendungen. Quarzglas findet sich in Vakuumfenstern für Weltraum-Simulationskammern, in denen die Funktionsfähigkeit von Satelliten und Satellitenausrüstungen geprüft wird. Ebenso wird es in Optiken für Hochleistungslaser, die zur Untersuchung der Laserfusion eingesetzt werden, genutzt. Einen besonderen Auftrag erledigt das Material derzeit bei Experimenten in Gravitationswellen-Detektoren zur Erforschung eines Teilaspekts der Einsteinschen Relativitätstheorie.

Gravitationswellen werden von weit entfernten astrophysikalischen Ereignissen wie Supernova-Explosionen, Neutronensternen und schwarzen Löchern ausgestrahlt. In Gravitationswellen-Detektoren, die tief unter der Erde die entsprechenden Gravitationswellen messen sollen, kommen hochsensitive optische Interferometer mit bis zu vier Kilometer Armlänge zum Einsatz. Diese werden als Photonenspeicher betrieben und enthalten Quarzglas mit extremen Transmissionswerten und optischer Homogenität. In den für die Messung wichtigen optischen Bestandteilen der Instrumente steckt Heraeus Suprasil® 3001. „Wir haben die Absorption dieses Quarzglases dabei so reduzieren können, dass wir einen wesentlichen Beitrag zur Steigerung der Sensitivität des Instrumentes geliefert haben. Der Gravitationswellen-Detektor mit allen Verbesserungen ist jetzt extrem empfindlich geworden und kann statt bisher einem Ereignis pro Jahr jetzt ein Ereignis in der Woche messen“, beschreibt Dr. Ralf Takke, Leiter Division Optics beim Geschäftsbereich Quarzglas, die Innovation.

Genau in solchen außergewöhnlichen Aufträgen steckt ein Mehrwert – nicht nur für das Unternehmen. „Wir nutzen regelmäßig Spezialaufträge und technologische Herausforderungen, um das eigene Know-how als Experte für hochkomplexe Materialien immer weiter zu vervollkommnen. Die Experimente verbessern unser Verständnis für das Material“, erläutert Takke, der sich seit über 25 Jahren mit dem besonderen Material bei Heraeus beschäftigt. „Wir nutzen zudem die Chance, mit Forschungsinstituten und Hochschulen zu kooperieren, beispielsweise bei der Entwicklung neuer Messsysteme.“

Dass sich selbst bereits ausgefeilte Quarzglas-Produkte für Alltagsanwendungen wie Internet noch weiter verbessern lassen, beweist der diesjährige Heraeus Innovationspreisträger Dr. Martin Trommer, Entwicklungsleiter Synthetisches Quarzglas bei Heraeus. Er entwickelte mit seinem Team maßgeschneiderte fluordotierte Quarzglasrohre, die eine besonders effiziente Herstellung von hochbiegsamen bzw. biege-unempfindlichen Lichtleitfasern im großen Maßstab ermöglicht. Damit können die superfeinen Glasfasern bei Fiber-to-the-Home-Anwendungen nun noch besser in und um die kleinste Ecke verlegt werden, ohne Daten zu verlieren. Der „Ur-Vater“ von hochreinem Quarzglas, Richard Küch, hätte sicher seine Freude an den heutigen Hightech-Anwendungen.

Hintergrund Quarzglas

Äußerlich kaum von herkömmlichem Glas zu unterscheiden zeigt Quarzglas (SiO2) signifikant andere Eigenschaften wie chemische, Temperatur- sowie Strahlungsbeständigkeit und optische Durchlässigkeit. Synthetisches Quarzglas gehört vermutlich zu den reinsten Materialien. Es enthält Spurenelemente in sehr geringer Konzentration, teils nur im ppb-Bereich (parts per billion, 1 zu 1 Milliarde). Quarzglas ist so rein, dass man selbst durch ein 100 Meter dickes Glas durchschauen könnte, als wäre es dünnes Fensterglas.

Der Edelmetall- und Technologiekonzern Heraeus mit Sitz in Hanau ist ein weltweit tätiges Familienunternehmen mit einer über 155-jährigen Tradition. Unsere Geschäftsfelder umfassen die Bereiche Edelmetalle, Sensoren, Biomaterialien und Medizinprodukte, Dentalprodukte sowie Quarzglas und Speziallichtquellen. Mit einem Produktumsatz von 2,6 Mrd. € und einem Edelmetallhandelsumsatz von 13,6 Mrd. € sowie weltweit über 12 300 Mitarbeitern in mehr als 110 Gesellschaften hat Heraeus eine führende Position auf seinen globalen Absatzmärkten.

Dr. Jörg Wetterau
Heraeus Holding GmbH
Leiter Technologiepresse & Innovation
Konzernkommunikation
Heraeusstraße 12 - 14
D-63450 Hanau
P + 49 (0) 6181 / 35 – 5706
F + 49 (0) 6181 / 35 – 4242
E joerg.wetterau@heraeus.com

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