Exkursion in die Wissenschaft

Gepostet am Mrz 9, 2012 | Keine Kommentare


Wissenschaft in “freier Wildbahn”, dass konnten wir in der Uni Salzburg erleben, als wir einer Einladung von Fr. Prof. Huesing und Hr. Dr. R. Berger des Bereichs Materialwissenschaften und Physik folgten.

Gleich zu Beginn bekamen wir einen Einblick in die universitären Strukturen und vor allem in die Materialwissenschaften. Erläuterungen von  Studienangebot und Arbeitsweise an der Uni sowie von Forschungsprojekten für Materialien zur Entwicklung neuer Batterien bildeten nach und nach ein umfangreiches Bild des Arbeitskreises. Besonders umfangreich fiel die Information über die Aerogele aus, da wir uns mit diesen im Lauf des Tages noch nährer beschäftigen würden.

Hier ein kleiner Videobeitrag zur Exkursion:

Video/Schnitt: Markus Woski

Aerogele sind ultraleichte Materialien, die in unterschiedlichsten Bereichen Anwendung finden, darunter in der Luft- und Raumfahrt, zur Dämmung und als Wirkstoffträger in der Medizin. Im Wesentlichen handelt es sich um gerüstartige Strukturen mit Poren. Je nach Größe dieser unterscheidet man zwischen Mikro, Meso und Makro. Die Materialien der Gerüste unterscheiden sich je nach Anforderung und gewünschten Eigenschaften. In unserem Fall kommt Siliziumdioxid (SiO2) zum Einsatz. Dieses liegt entweder bereits in einer Lösung vor oder eine solche muss hergestellt werden, um dann mit Ammoniaklösung  versetzt zu werden. Innerhalb der nächsten 15 – 20 Minuten verbinden sich die einzelnen SiO2 – Moleküle zu einem einzigen Gerüst, die Lösung geliert. Um sicher zu gehen, dass dieser Prozess vollständig abläuft, werden die Gele zum sog. Altern einige Tage in Ruhe gelassen. Anschließend werden sie in Ethanol gelegt, um alle unerwünschten Stoffe aus den Poren auszuwaschen und somit die Reinheit und Funktionalität der Gele zu gewährleisten. Anschließend findet die sog. Trocknung statt, Gel und Lösungsmittel werden getrennt. Hier ergiebt sich das Problem, dass beim klassischen Lufttrocknen die entstehenden Kapilarkräfte die Gele zerstören würde, wesshalb man zur Trockung mit überkritischem CO2 greift. Als überkritisch bezeichnet man einen Zustand, in dem sich die Dichte von flüssiger und Gasphase angleicht, womit kein Unterschied zwischen diesen mehr besteht und man somit auch keinen Aggregatzustand bestimmen kann. Der Vorteil liegt auf der Hand: durch die nun kaum noch auftretenden Kapilarkräfte werden die Gelstrukturen nicht beschädigt. Das Lösungsmittel wird also durch flüssiges CO2 ersetzt, dieses dann durch erwärmen in den überkritischen Zustand gebracht und langsam abgelasse. Übrig beleibt das erwünschte SiO2 – Gerüst, dessen Poren nun mit Luft gefüllt sind.

Bilderseite:  

Den letzten Teil des Tages nahm die Betrachtung kleinster Strukturen unter dem Rasterelektronenmikroskop (REM) in Anspruch. Hier zeigte sich unter 2.000.000 – facher Auflösung eine faszinierendes Bild nach dem Anderen und natürlich kam auch die Erklärung der Arbeitsweise und der unterschiedlichen Funktionen nicht zu kurz. Die Notwendigkeit der Bedampfung von nichtleitenden Objekten mit Gold sorgte bei einigen für so große Begeisterung, dass wir sogar in den Genuss einer Demonstration des dafür notwendigen Sputters kamen.

Kaum zu glauben, dass dies alles nur 6 Stunden in Anspruch nahm, wobei die Zeit gefühlt deutlich schneller verging!

Christian P. ist Schüler der Q12 des Karlsgymnasiums und besucht u. a. die Kurse Physik sowie das W-Semiar „Chemie geht durch den Magen“.

Interesse für: Physik, Chemie, Musik, Technik i. Allg.
Hobbies: Klettern, Skitouren
Wunschausbildung: Physik, Materialwissenschaft