Materialgestaltung

GEGENSTAND DER FORSCHUNG
Gestaltung von Strukturen, Grenzflächen und Hybridmaterialien für multifunktionale Systeme.

ZIEL
Wir entwickeln Materialarchitekturen, die mehrere Funktionen vereinen – etwa Leitfähigkeit, Stabilität, katalytische Aktivität oder Lichtemission – und sich zuverlässig in reale Komponenten und Demonstratoren überführen lassen.

HIGHLIGHTS

Strukturierung von Materialien auf mehreren Längenskalen – von der Nanostruktur bis zum makroskopischen Bauteil.
Dünnschicht-, Beschichtungs- und Strukturierungsverfahren für funktionale Schichten, Elektroden und Membranen.
Entwicklung hybrider Materialien mit kombinierter elektronischer, optischer, thermischer oder katalytischer Funktion.
Kopplung von Prozessparametern und Materialarchitektur durch Modellierung und gezielte Charakterisierung.

STRUKTUR AUF MEHREREN LÄNGENSKALEN
Die Materialeigenschaften werden nicht nur durch die chemische Zusammensetzung bestimmt, sondern vor allem durch die Struktur auf Nano-, Meso- und Mikroskala. Wir entwickeln Verfahren, mit denen sich Porosität, Korngrößen, Phasenanordnung und Leitpfade gezielt einstellen lassen – etwa durch kontrollierte Sinterprozesse, Selbstorganisation oder strukturierende Beschichtungstechniken. So entstehen Materialien, in denen Transportwege für Ladung, Wärme oder Moleküle optimal geführt werden.

BESCHICHTUNG UND OBERFLÄCHENMODIFIKATION
Beschichtungen spielen eine Schlüsselrolle, wenn es darum geht, empfindliche Materialien zu schützen oder zusätzliche Funktionen an Grenzflächen zu verankern. Im NETZ werden dazu verschiedene Beschichtungsverfahren eingesetzt – von Lösungsspincoating und Druckprozessen über plasma- und laserbasierte Abscheidung bis hin zu chemischen Beschichtungen. Durch Kombination mit maßgeschneiderten Vor- und Nachbehandlungen können wir Haftung, Leitfähigkeit, Rauigkeit und Benetzbarkeit gezielt anpassen.

HYBRIDE MATERIALSYSTEME
Hybride Materialien verbinden die Vorteile unterschiedlicher Klassen – etwa Metalloxide mit Polymeren, Nanopartikel mit Kohlenstoffstrukturen oder anorganische Phasen mit organischen Emittern. Im Fokus steht die kontrollierte Einbettung der einzelnen Komponenten, um synergistische Effekte zu nutzen und gleichzeitig unerwünschte Wechselwirkungen (z. B. Degradation) zu minimieren. So entstehen Materialien für Elektroden, Membranen, thermoelektrische Elemente oder optoelektronische Bauteile.

MATERIALGESTALTUNG IN LINKED FACILITIES
Die Materialgestaltung ist eng mit Synthese und Materialverarbeitung verzahnt: In Linked Facilities werden Partikel aus der Gasphasensynthese oder lasersynthetisierte Nanopartikel direkt weiterverarbeitet, funktionalisiert und in Beschichtungsprozesse überführt. Dadurch können wir Struktur, Zusammensetzung und Prozessführung gemeinsam optimieren und die resultierenden Materialarchitekturen schnell in Demonstratoren testen.