Aktuelles Download Anfrage Kontakt Impressum

materials.
Wir stellen uns vor

Berufe + Karriere
Zukunftschancen in vielen Branchen

Studieren in Bayreuth
Näher am Geschehen

Informationen
Für Schüler | Für Lehrer | Für Eltern

Fachportraits
Die Lehrstühle im Überblick

Lehrstuhl Biomaterialien

Lehrstuhl Funktionsmaterialien

Lehrstuhl Keramische Werkstoffe

Lehrstuhl Material- und Prozesssimulation

Lehrstuhl Metallische Werkstoffe

Lehrstuhl Polymere Werkstoffe

Lehrstuhl Werkstoffverarbeitung

Prof. Dr.-Ing.
Ralf Moos

Tel: 09 21 - 55 -7400
Fax: 09 21 - 55 -7405
E-Mail:   ralf.moos@uni-bayreuth.de 
  www.funktionsmaterialien.de

 

Lehrstuhl Funktionsmaterialien

Die Abgasnachbehandlung bei Automobilen spielt eine immer größere Rolle. Gesteigertes Umweltbewusstsein und gesetzliche Limitierungen eröffnen ein weites und wichtiges Feld der Materialwissenschaft: Neuartige Katalysatorsysteme ermöglichen einen nahezu 100 %igen Umsatz aller Schadstoffe, die als Abgase den Motor verlassen. Sogar die schädlichen Komponenten, die aus der Umgebungsluft angesaugt wurden (z.B. schlechte Luft im Tunnel), werden zu unschädlichen Gasen umgewandelt. Die Arbeit von Ingenieuren in Forschung und Entwicklung muss dabei den Blick auf das Gesamtsystem aus Motorsteuerung, Katalysator und Sensorik behalten.

Der Lehrstuhl für Funktionsmaterialien forscht in seinen Kompetenzbereichen:

  • Gassensoren zur Detektion von Schadstoffen am Arbeitsplatz und zur Raumluftüberwachung
  • Abgassensoren in rauen automobilen und industriellen Abgasen
  • Abgaskatalysatoren und neue Konzepte der Abgasnachbehandlung
  • Biosensoren zur selektiven Detektion sehr geringer Gaskonzentrationen im ppb-Bereich unter Zuhilfenahme biologischer und enzymatischer Prozesse
  • keramische Mikrosystemtechnik (Dick- und Dünnschichttechnik, Mehrlagentechnologien, LTCC, HTCC, Sensorsubstrate)

In diesen Forschungsschwerpunkten wird die komplette Prozesskette von der Präparation der Materialien bis hin zum Test eingesetzt. Dies betrifft auch die Simulation sowie die dafür notwendige umfangreiche Messtechnik und Analytik.

Der Lehrstuhl arbeitet an anwendungsorientierten Grundlagenthemen, die meist von der DFG gefördert werden, an vorwettbewerblichen Forschungsthemen im Rahmen öffentlich geförderter Gemeinschaftsprojekte und an industrienahen Themen in direkter Beauftragung.

Funktionelle Nano-Materialien

Ausgehend von den Anforderungen werden Nano-Materialien für den Einsatz z.B. in Katalysatoren oder Sensoren hergestellt („designed“) und im Rasterelektronenmikroskop untersucht. Bei Funktionskeramiken erfolgt die elektrische Charakterisierung häufig durch Impedanzspektroskopie unter Gasbeaufschlagung bei hoher Temperatur.


Neue Sensorprinzipien

In grundlagenorientierter Forschung werden neue Ansätze zur Messung der Gassensitivität von Funktionsmaterialien verfolgt (hier: Änderung der Thermokraft bei Gasbeaufschlagung). Der Lehrstuhl ist mit der kompletten Prozesskette zur Herstellung und Vermessung neuartiger Gassensoren ausgestattet.


Technologie

Sensormaterialien brauchen einen Bauteilträger. Mittels Laser können alle Arten von Substraten (hier dünne LTCC-Keramiken) präzise strukturiert werden. Die Möglichkeiten reichen von der Strukturierung gebrannter oder „grüner“ Keramik bzw. Leiterbahnen bis hin zum Bohren von Vias in Keramik oder LTCC.



Strukturierte Schichten

Sensormaterialien brauchen eine elektrische Kontaktierung. Mit Dickschicht- oder Dünnschichtprozessen realisieren wir komplizierte Strukturen. Diese können auch photolithographisch strukturiert oder direkt mit dem Laser geschrieben werden.




Versuchsreihen am PC

Mithilfe geeigneter Software lassen sich Sensoren und Materialien modellhaft beschreiben. Simulationen helfen beispielsweise, eine konstante Wärmeverteilung auf einem Bauteilträger bei gleichzeitiger Minimierung der Heizleistung zu realisieren. Simulation von Transport- und Reaktionsprozessen erlaubt, die Materialien zu verstehen und ingenieurmäßig zu modifizieren.





Materialentwicklung durch Materialsimulation

Theoretische Überlegungen zu grundlegenden physikalischen Prozessen gestützt durch numerische Berechnungen stellen die Grundlage für die Entwicklung von Funktionsmaterialien dar. Je nach Leitfähigkeitsmechanismus ändert sich beispielsweise bei halbleitenden Oxiden der Widerstands- oder Thermokraftverlauf in Raumladungszonen gasspezifisch.






Chemische Sensoren unter Beteiligung biologischer Komponenten

Spezialisierte molekularbiologische Strukturen (Enzyme, Antikörper, DNA) können aus einem komplexen Substanzgemisch gezielt eine Substanz „herausfischen“. Dies wird technisch ausgenutzt in hochspezifischen Biosensoren. Erforscht werden insbesondere Sensoren mit Enzymen und elektrochemischer Detektion. Dabei kombinieren wir unser Technologie-Know-how mit biologischem und chemischem Verständnis.







Konzepte zur Abgasnachbehandlung

Die automobile Abgasnachbehandlung ist immer als ein gesamtes System aus Motorsteuerung, Katalysator und Sensorik zu sehen. Wir haben die Möglichkeit, neue Konzepte zur Emissionsminderung sowohl im Labor (Synthesegasanlagen) als auch direkt am Motorprüfstand (Realabgas) zu untersuchen und die Ergebnisse mit präziser Analytik zu verifizieren.







 

  materials.
Universität Bayreuth

Anfrage

0921 / 55-7121