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Laser-Plasma-Hybridtechnik: HAWK gewinnt eine von sieben Forschungsprofessuren

Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Wolfgang Viöl erkundet neue Anwendungsbereiche für Displays, Handys, Computer oder Solarzellen

Die HAWK hat eine der insgesamt sieben niedersächsischen Forschungsprofessuren gewonnen. Die niedersächsischen Wissenschaftsministerin, Prof. Dr. Johanna Wanka, hat das Programm heute in Hannover gestartet. Erfolgreich war der Antrag von HAWK-Vizepräsident Prof. Dr. Wolfgang Viöl, das Fachgebiet der Laser-Plasma-Hybridtechnologie an der Göttinger Fakultät Naturwissenschaften und Technik auszubauen. Anwendungsgebiete dieser Hybridtechnologie können in der Herstellung von Displays, Handys, Computern oder Solarzellen gefunden werden. Die Forschungsprofessur soll zum Sommersemester 2013 besetzt werden.

 


Die Laser-Plasma-Hybridtechnologie ist eine einzigartige Ergänzung zu bereits genutzten Plasmatechnologien und verspricht ein großes Anwendungspotenzial. In einem weltweit einmaligen Verfahren hat die Arbeitsgruppe um Professor Viöl schon jetzt Atmosphärendruck-Plasmen mit Laserstrahlungsquellen kombiniert, um Synergien auszunutzen. „Diese Kombination steht noch am Anfang ihrer Erforschung, allerdings zeigt sie bereits, dass die Technologie neue Wege bei der Entwicklung und Erforschung innovativer Technologien und Verfahren öffnet: Durch den Einsatz der Laser-Plasma-Hybridtechnologie sind beispielsweise neue Materialbearbeitungsverfahren bis hin zu innovativen Strahlungsquellen denkbar“, hebt Viöl hervor.

 


„Engagierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unserer Fachhochschulen zeigen Spitzenleistungen der angewandten Forschung und erhalten durch das neue Programm die Möglichkeit, ihre Forschung zu intensivieren. Wir gehen einen neuen Weg und stärken die Forschungskraft unserer Hochschulen und ihre Wettbewerbsfähigkeit bei der Einwerbung von Drittmitteln“, sagte die Niedersächsische Ministerin für Wissenschaft und Kultur, Professor Dr. Johanna Wanka,  heute in Hannover zum Start des neuen Förderprogramms .

 

Dr. Wilhelm Krull, Generalsekretär der VolkswagenStiftung,  betonte: "Exzellenz in der Wissenschaft braucht beides: mehr Wissen und mehr Können. Die neuen Forschungsprofessuren an niedersächsischen Fachhochschulen belegen eindrucksvoll, wie mit vergleichsweise geringen Mitteln Hervorragendes für Wissenschaft, Wirtschaft und Gesellschaft geleistet werden kann."

 


Mit der Erforschung des Phänomens Plasma soll der so genannte „vierte Aggregatzustand“ für zahlreiche Anwendungen in Wissenschaft, Wirtschaft, Industrie und Alltag nutzbar gemacht sowie verschiedenste Probleme innovativ gelöst werden. Plasma entsteht, wenn durch Energiezufuhr ein Gas oder Gasgemisch in den Plasmazustand übergeht. Wissenschaftler gehen davon aus, dass der Kosmos zu 99 Prozent  aus diesem Aggregatzustand aufgebaut ist. Doch auch ohne Teleskop ist Plasma in der Natur beobachten, zum Beispiel bei der Entladung eines Gewitterblitzes. Durch sorgsam zugeführte elektrische Energie kann Plasma künstlich hergestellt werden; erste Innovationen berühren das tägliche Leben bereits. Allerdings sind die Möglichkeiten, die das ionisierte Gas bietet, mit Leuchtstoffröhren, Plasmafernsehern oder bei industriel¬len Beschichtungsverfahren bei weitem nicht ausgeschöpft, sondern stehen lediglich am Anfang. Die zahleichen Vorteile der Methoden, die das Plasma bietet, werden nicht ausgenutzt oder sind schlicht noch nicht bekannt.

 

 

15 Jahre Plasmaforschung  an der Fakultät Naturwissenschaften und Technik

Die Fakultät Naturwissenschaften und Technik an der HAWK hat dieses Potenzial bereits in den Frühzeiten der modernen Plasmaforschung erkannt –  seit mehr als 15 Jahren wird in Göttingen anwendungsorientierte Forschung auf diesem Gebiet betrieben. Die Erfolge in Patenten, Veröffentlichungen und Beiträgen zur Eröffnung immer neuer Forschungsfelder belegen diese Erkenntnisse. Im Laufe dieser Forschungsperiode gelang es Professor Viöl, an der HAWK eine rund 50-köpfige Arbeitsgruppe aufzubauen, die vollständig aus Drittmitteln finanziert wird.
Mit der Einwerbung eines Drittmittelvolumens von mehr als acht Millionen Euro innerhalb der letzten fünf Jahre ist die Arbeitsgruppe um Viöl die forschungsstärkste der sechs Fakultäten der HAWK in Hildesheim, Holzminden und Göttingen. Aktuell wird im Rahmen eines gerade genehmigten Forschungsschwerpunktes Plasmagestützte Schädlingsbekämpfung im Alltag untersucht. Getestet wird derzeit zum Beispiel ein Plasma-Kamm gegen Läuse.

 


Bereits entwickelte Laser-Plasma-Hybridverfahren

In der Vergangenheit hat die Arbeitsgruppe um Professor Viöl hat bereits einige Laser-Plasma-Hybridverfahren (LPH) entwickelt und erprobt, etwa zur Reinigung und Restaurierung von Bauwerken oder archäologischen Kulturgütern wie antiken Münzen. Darüber hinaus wurde der Abtrag von Lacken und Beschichtungen untersucht.  Zudem konnte nachgewiesen werden, dass durch den Einsatz von LPH-Methoden eine verbesserte Bearbeitbarkeit und Bearbeitungsqualität beim Abtrag optischer Gläser und von Aluminium erzielt werden kann. Diese fertigungstechnologischen Vorteile gehen einher mit einer signifikanten Energieeinsparung. Derzeit werden zudem Untersuchungen zur LPH-Kristallisation von amorphem Silizium (Annealing) durchgeführt. Diese werden zur Herstellung künftiger OLED- oder LED-Bildschirme verwendet.

 

Bereits jetzt ist das Interesse zukunftsorientierter (kleiner und mittelständischer) Unternehmen am Einsatz von Laser-Plasma-Hybridverfahren groß. Technologien, Verfahren und neue Lösungswege werden konkret bei den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern angefragt. Um diese Technologie effektiv in den gewünschten Wissens- und Technologietransfer einzubringen, muss sie verstärkt erforscht und verstanden werden. Es muss ein Grundverständnis der Wechselwirkungsmechanismen bei der Laser-Plasma-Kopplung und deren Funktion auf Oberflächen aufgebaut werden.

 

 

Die Entwicklung der Plasma-Oberflächentechnik

Neben den bewährten Plasmalicht- und –strahlungsquellen, zum Beispiel Leuchtstofflampen, ist seit den 1980er Jahren ein rapides Wachstum der Plasma-Oberflächentechnik zu beobachten. Von der Behandlung metallischer Oberflächen hat sich der Einsatzbereich der Plasmatechnik über Kunststoff- und Glasoberflächenbehandlung ausgedehnt.
Die wirtschaftliche Bedeutung der Plasmatechnik lässt sich am besten anhand der Beschäftigtenzahlen in Deutschland erfassen. Im Bereich der Plasmalicht- und -strahlungsquellen arbeiten derzeit rund 25.000 Menschen. Mit dem Bau oder Betrieb von Anlagen, die plasmatechnische Prozesse nutzen, sind 45.000 bis 60.000 Menschen beschäftigt. Dazu kommen diejenigen Arbeitnehmer, deren Produkte aufgrund einer vor- oder nachgelagerten, in den Produktionsprozess integrierten Plasmabehandlung,  abgesetzt werden. Das sind in Deutschland mindestens 350.000 bis 500.000 Beschäftigte, bzw. sechs bis sieben Prozent der Arbeitsplätze im verarbeitenden Gewerbe.

 

Diese Ergebnisse zeugen von einem rasant ansteigenden Interesse an dieser Technologie. Seit den 90er Jahren ist ihre Bedeutung für die Beschäftigung im Anlagenbau und in der Oberflächenbehandlung auf bis zu 400 Prozent  gestiegen. Potenziale werden vor allem bei der plasmatechnischen Veredlung von kostengünstigen Kunststoffen, textilen Werkstoffen oder metallischen Substraten zur Erzeugung hochwertiger Produkte gesehen. Insbeson¬dere gepulste Plasmaquellen mit hohem Ionisierungsgrad und großen (Beschichtungs-) Raten bieten ein erhebliches Innovationspotenzial für die Plasmaoberflächentechnik, aber auch für Volumenprozesse, wie die Reinigung von Gasen und Flüssigkeiten.

 

Weitere Bereiche betreffen die Medizin- und Biotechnologie, wo zur Entwicklung neuer Sterilisationsverfahren und zu Fortschritten bei Biochips oder im Tissue Engineering, der  künstlichen Herstellung biologischer Gewebe,  beitragen wird. Die Anwendungen werden zunehmend anspruchsvoller, gleichzeitig sind Vereinfachungen des Prozessablaufs erforderlich, um Produkte kostengünstig herstellen zu können. Ein besonderes Augenmerk kommt dabei den Atmosphärendruckplasmen zu, die durch Effizienz, einfache Prozesskontrolle und Flexibilität überzeugen.

Erscheinungsdatum: 17.09.2012