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Working Group Nanotechnology
Dr. Péter KrügerBayer Working Group Nanotechnology
Jahrestagung des Öko-Institutes, Darmstadt 14. September 2010
Nanotechnologien: Chance für die Nachhaltigkeit?
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 2 [email protected]
Herausforderungen für die Gesellschaft
RessourcenKorrosionsschutzEinsparung:-Effizienz-Katalyse
MobilitätAutomobil LuftfahrtWasser
Gesundheit Wiederherstellung:-Wirkstofftransport- Wirkstofffreigabe-Diagnostika-Med. Techn./ GeräteErhalt:-Hygiene-Sonnenschutz
Nanotechnologie ist eine Querschnittstechnologie
NanotechnologieNano-Objekte, Nano-ContainerNano-KompositeNano-MaterialienNano-Strukturen
Umwelt/ Klima Vermeidung von NebenproduktenAufbereitung:
-Luft-Erde-Wasser
ErnährungPflanzen Wasser
Kommunikation/Information
DatenspeicherDatenverarb.Displays
EnergieUmwandelnTransportSpeichern Sparen
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 3 [email protected]
Etablierte Nanotechnologie / Nanomaterialien für die Mobilität
0 100 200 300 400 500 600 7000
5
10
15
20
VSL5025-1 + 70phr Vulkasil S + 6phr S i69
VSL5025-1 + 70phr Vulkasil S
Spa
nnu
ng σ
[M
Pa]
Dehnung ε [%]Deformation [%]
Str
ess
[MP
a]
SBR + Silica + Silanisation
SBR + Silica
Carbon Black Technologie Silika Technologie
60 nm
AFM - Lateralforce
STM
8nm
HardnessAFM - Morphology
0,5 µm
Prof. Göritz,Uni Regensburg
Die Nanotechnologie ist eine Basistechnologie seit mehr als einem Jahrhundert
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 4 [email protected]
Baukasten aus der Chemie: Strukturen des Kohlenstoffs
Einwandige Kohlenstoffnanoröhren
Diamant Graphit
Buckminster Fullerene Kohlenstoffnanohörner
Amorphe Strukturen - Ruß
Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren
500µm73,7 : 1 B096501RE101
200nm93910 : 1
20 nm
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 5 [email protected]
Kohlenstoffnanoröhren Carbon Nanotubes - CNT
Einwandige Kohlenstoffnanoröhren
Mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren
500µm73,7 : 1 B096501RE101
200nm93910 : 1
20 nm
Hervorragende- Elektrische Leitfähigkeiten- Wärmeleitfähigkeiten- Mechanische Festigkeiten
- Niedriges Eigengewicht- Hohes Oberflächen zu Volumen Verhältnis
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 6 [email protected]
Effiziente Nutzung der Leitfähigkeit- “Fußboden-, Wandheizung- “Frontscheibenheizung”MikrowellenantennenMiniaturisierte StromkreiseSensoren
Effizientere Energieumwandlung
Effizientere Windkraftwerke durch größere FlügelBrennstoffzellen , Hybride SolarzellenEffiziente Beleuchtung / Displays
Effizienterer Energietransport
Effizientere Energiespeicherung Effizienteres Energiesparen
Leichtbau für Bauwesen und Transport Geringer Rollwiderstand bei AutoreifenEffiziente Produktionsprozesse-Elektrostatische Lackierung-Katalyse
Mögliche Nutzung von Kohlenstoffnanoröhren in Produkten für den effizienteren Klimaschutz
WasserstoffspeicherungLi-Ion Batterien
Componentsfor electrostatic
coating
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 7 [email protected]
Warum ist Nano für viele Anwendungen unumgänglich ?
Matrixpolymer/Binder Vernetzer / Härter
+
Nanokomposite
Nanopartikel /Oberflächenmodifiziert
+
Verarbeitung
+ Düsenstrahldispergator
NiederviskoseMedien
Extruder
HochviskoseMedien
Substrate: Metalle, Polymere
Homogene
Verteilung
Anreicherung Anreicherung Netzwerk Agglomerate
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 8 [email protected]
Kohlenstoffnanoröhrchen für effizientere Windkraftwerke
Windkraftwerk-Flügel Windkraftwerk Energie-
versorgung
CNT+Kunststoff:Halbzeuge
HerstellungCNT
Wertschöpfungskette
50 0µmB096501RE101 200nm
93390 : 1 B028202R E109
BTS
20 nm
Oberflächen-modifikation
CNT
End-kunde
Beispiel: Innovationsallianz CNT,
www.inno-cnt.de
Working Group NanotechnologyDr. Péter Krüger • September 2010 • Seite 9 [email protected]
LeichtbauEnergie & Umwelt
Mobilität
Sicherheit
Innovationsallianz CNT:Vernetzung von Projekten
Dispergierung
Funktionalis
ierung
W. Entsalzung
Solarzellen Batte
rien
Bre
nnst
offz
elle
Win
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ic htung
en
Kunst. Kar.
Met. Kaross.
Bau
Crashelem.
Aut
omob
il
Strukturelem.
Raumfahrt
Luftfa
hrt
Herstellung
Katalyse
� 70 Partner aus Industrie und Akademia
� Ca. 70 Mio. €, 50 % BMBF � Start: April 2008, 4 Jahre� 18 eng vernetzte Projekte� 10 neu Projekte (ca. 20 Mio € ,
20 neue Partner, 50 % BMBF) werden z.Zt. implementiert� www.inno-cnt.de