FOROXID oder: Erschlossene Potentiale oxidischer Funktionsmaterialien

„Was wir in gemeinsamer Forschungs- und Entwicklungsarbeit erreicht haben, ist eine deutlich verbesserte Beherrschung der oxidischen Funktionsmaterialien. Durch die Optimierung oder die Neuentwicklung von Produkten haben wir die Basis für eine erfolgreiche Vermarktung dieser Materialien geschaffen.“

So bilanziert der Augsburger FOROXID-Sprecher Prof. Dr. Bernd Stritzker (Lehrstuhl für Experimentalphysik IV/Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung) das Ergebnis dieses über drei Jahre hinweg von der Bayerischen Forschungsstiftung mit 1,35 Mio. Euro und von der Industrie mit weiteren 1,4 Mio. Euro geförderten Forschungsverbunds, der dem Thema „Multiskalendesign oxidischer Funktionsmaterialien“ gewidmet war. Auf der gemeinsamen FOROXID-Plattform kooperierten Materialforscher der Universitäten Augsburg, Bayreuth, Würzburg und des Fraunhofer-Instituts für Silikatforschung ISC Würzburg mit Anwendern aus unterschiedlichsten Sparten.

Oxidische Funktionsmaterialien sind heute bereits in zahlreichen, ganz unterschiedlichen Einsatzgebieten weit verbreitet. Mit Blick auf ihre vielfältigen industriellen Anwendungen – z. B. in der Elektronik, Optik, Energietechnik und Sensorik sowie in den Bereichen Magnetismus oder Katalyse – sind oxidische Funktionsmaterialien neben den Metallen, Polymeren und klassischen Halbleitern die wichtigste Stoffklasse, ohne dass ihr Potential aber bereits voll erschlossen wäre.

Überzeugende Lösungen für übergreifende Anwendungsprobleme

Anspruch und Ziel von FOROXID war es, das Wechselspiel zwischen Funktionseigenschaften und realer Materialstruktur sowie die elektronischen Eigenschaften dieser Oxide besser zu verstehen und – darauf aufbauend – entsprechende Funktionsmaterialien mit Blick auf die Anforderungen unterschiedlichster Anwendungen weiter- oder auch neu zu entwickeln. Als eine übergreifende Herausforderung, mit der sich die Industriepartner des Verbundes trotz sehr unterschiedlicher Einsatzgebiete gemeinsam konfrontiert sahen, kristallisierten sich dabei z. B. Alterungseffekte heraus, die bei vielen industriellen Anwendungen oxidischer Materialien aus thermischen Belastungen oder aus der Einwirkung aggressiver Atmosphären resultieren. „Für dieses Problem und für zahlreiche andere Probleme, die sich über die Grenzen spezifischer Anwendungen hinweg sehr ähnlich gestalten, konnten wir im Verbund überzeugende und weiterführende Lösungsansätze finden“, so Dr. Wolfgang Biegel, der Geschäftsführer des Augsburger Anwenderzentrums Material- und Umweltforschung (AMU).

Synergien und Interdisziplinarität als Erfolgsfaktoren

Sein Kollege Dr. Timo Körner ergänzt, dass für solche Lösungsfindungen jene Synergieeffekte von ausschlaggebender Bedeutung gewesen seien, die sich zum einen aus gemeinsamen Untersuchungen mit unterschiedlichsten Zielsetzungen ergeben hätten, zum anderen aber auch aus der kontinuierlichen gemeinsamen Diskussion und Evaluation der Probleme und der erzielten Ergebnisse. Als weiteren wesentlichen FOROXID-Erfolgsfaktor hebt Körner die Interdisziplinarität des Verbundes hervor: „Durch die Zusammenarbeit von Physiker, Biologen, Chemikern und Ingenieuren ist auch neues Grundlagenwissen entstanden, das über die Optimierung bzw. Neuentwicklung konkreter industrieller Produkte hinaus Fortschritte in vielen Bereichen des Alltags bewirken kann.“ Diese Fortschritte können z. B. in leichteren Kunststofflinsen für Brillen oder in quecksilberreduzierten Leuchtstofflampen, in neuartigen Autoabgas-Sensoren oder in Bandsupraleitern für effizienteren Stromtransport unmittelbar greifbar werden. Sie können sich aber auch – indirekt bzw. für den Laien nicht unmittelbar erkenntlich – durch Optimierungen in den Bereichen programmierbarer Biochips, magnetooptischer Sensorschichten oder besonders zäher ZTA-Keramiken niederschlagen.

Außerordentlich tragfähiges Konzept

In ihrem FOROXID-Abschlussbericht haben die Gutachter hervorgehoben, dass sich das in diesem Verbund realisierte Konzept einer engen Zusammenarbeit zwischen wissenschaftlichen Einrichtungen und Wirtschaftsunternehmen in konkreten grundlagen-orientierten Vorhaben mit erkennbarem Anwendungspotenzial als außerordentlich tragfähig erwiesen habe. Die Fördermittel der Bayerischen Forschungsstiftung seien in FOROXID gut angelegt gewesen, dieses Netzwerk habe hervorragend funktioniert, insbesondere wenn man die Heterogenität der bearbeiteten Themen in Betracht ziehe.

Erfolgversprechende Nachfolgeprojekte

„Wir konnten die grundlegenden Fragestellungen, denen FOROXID gewidmet war, so weit klären, dass jetzt den industriellen Umsetzungen der Weg geebnet ist. In drei Teilprojekten konnten wir die entwickelten Verfahren zusammen mit den jeweiligen Industriepartnern sogar bereits zum Patent anmelden“, sagt Stritzker und betont, dass in mehreren Teilprojekten die Kooperation mit den Industriepartnern über das Auslaufen des Forschungsverbunds hinaus fortgesetzt werde. Stritzker ist überzeugt: „Die im FOROXID-Verbund entstandenen Synergien werden dazu führen, dass in Nachfolgeprojekten weitere interessante Forschungsthemen auf dem Gebiet oxidischer Funktionsmaterialien erfolgreich bearbeitet werden.“

Ansprechpartner:

Dr. Wolfgang Biegel und Dr. Timo Körner
Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung
Universität Augsburg
Telefon 0821/598-3590
biegel@amu-augsburg.de
koerner@amu-augsburg.de

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Klaus P. Prem idw

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Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung – d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung – von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

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