Focused Ion Beam - Scanning Electron Microscope (FIB-SEM)
Final Report Abstract
Das Gerät wurde überwiegend in Forschungsarbeiten zur Charakterisierung der Morphologie und chemischen Zusammensetzung von Dünnschichtsystemen sowie Systemen mit nanoskaligen Füllstoffen eingesetzt. Am IfOD wurden folgende Projekte bearbeitet: NanoWWZ: Beschichtungstechnologie für das Aufbringen nanobasierter Antifoulingbeschichtungen in der Wasserwechselzone von stationären maritimen Großstrukturen, Teilprojekt: CNT-basierte Materialsysteme mit physikalischen Antifoulingeigenschaften. Das Projekt NanoWWZ beschäftigt sich mit alternativen, TBT-freien Lösungen für den Bewuchsschutz auf maritimen Strukturen. In Veröffentlichungen der Grundlagenforschung sind viel versprechende biozidfreie Ansätze beschrieben, die allerdings stark Risiko behaftet sind. Das Ziel dieses Projektes ist es, eine Beschichtungstechnologie für neuartige robuste Korrosionsschutzschichten mit Antifoulingwirkung für stationäre maritime Großstrukturen zu entwickeln. Die Antifoulingwirkung beruht dabei einerseits auf der Struktur von Kompositmaterialien, welche makroskopisch glatte, nano-strukturierte Oberflächen sowie eine hohe Bruchdehnung mit einem initial hohen elastischen Modulus aufweisen sollen. Andererseits sollen diese Schichten eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen, die durch die vorgesehenen Mikro- und Nanofüll-partikel, insbesondere ZnO-Mikro- und Nanopartikel sowie Carbon Nanotubes (CNTs) generiert wird, so dass Konzepte der elektrochemischen Beeinflussung biologischer Strukturen zum Einsatz kommen sollen. Projektpartner: RoKo Rostocker Korrosionsschutz GmbH, INPUT-Institute for Polyurethane Technology GmbH, Christian-Albrechts-Universität Kiel. MultiCoat: Erosionsfeste Korrosionsschutzbeschichtung für Gasturbinen Kompressor Schaufeln, Teilprojekt: Mehrfachschichtsysteme mit definierten elasto-mechanischen Eigenschaften zur Erhöhung der Erosionsfestigkeit von Korrosionsschutzschichten. Typische Beschichtungen für Verdichterschaufeln in Gas- und Dampfturbinen sind dafür konzipiert, einen möglichst effektiven Schutz vor Nasskorrosion zu bieten. Hierfür bewährt sich ein Lacküberzug, der mit Aluminium Pigmenten als Anode gefüllt ist. Zur Verlängerung von Revisionsintervallen, und damit zur Senkung der Wartungsaufwände, muss die Erosionsbeständigkeit insbesondere gegen Tropfenerosion erreicht werden. Herkömmliche Hartstoffbeschichtungen, die mittels PVD-oder Sputter-Verfahren appliziert werden, zeigen jedoch Rissanfälligkeit und verdeckte Korrosion. Im Projekt MultiCoat sollen Al-haltige Schichten mit einem Hartstoff kombiniert werden, sodass Korrosions-schutz und gleichzeitig Erosions-festigkeit erreicht werden. Multischichtsysteme können dabei, in Abhängigkeit von Anzahl und Schichtdicke, bis hin zu nanoskaligen Dimensionen der Einzelschichten, mit definierten Eigenschaften maßgeschneidert werden. Es wird erwartet, dass sich die Standzeit der Verdichterbeschichtung durch diese Beschichtungssystem erheblich verlängern lässt. Projektpartner: OT Oberflächentechnik GmbH & Co. KG, Schwerin, IRAtec GmbH, Magdeburg. Nano4med: Nanostrukturierte Kunststoffe und Oberflächen für innovative medizintechnische Produkte und sichere Verfahren für deren Herstellung. Mit dem Vorhaben Nano4med wird ein Thema, das von großer Bedeutung für Innovationen in der Medizintechnik ist und zugleich neue Herausforderungen an Fertigungsverfahren und Qualitätssicherung stellt, angegangen. Neue Materialien und hohe Zuverlässigkeit bei der Herstellung von medizinischen Implantaten sind von hoher gesundheitspolitischer Bedeutung. Das Projekt wird gemeinsam mit Kollegen Prof. Harald Hansmann und dem Institut für Polymertechnologie (IPT, An-Institut der Hochschule Wismar) bearbeitet. Der Einsatz von nanoskaligen Additiven in Kunststoffen ermöglicht neuartige anwendungsorientierte Eigenschaften. Große Anforderungen werden an die Oberflächen von Implantaten gestellt. Ein entscheidendes Kriterium ist deren Haftfestigkeit. Strategien hierfür bestehen darin, ultradünne Schichtsysteme abzuscheiden mit alternierenden elastischen Eigenschaften. Durch die nanoskalige Modifikation soll zugleich gezielt die Bioverträglichkeit erhöht werden. Im Vorhaben werden gegenwärtig zwei kooperative Promotionen angestrebt, eine auf dem Gebiet Kunststofftechnik betreut durch Kollegen Hansmann, und eine auf dem Gebiet Dünnschichttechnik. Das Netzwerk im Vorhaben besteht aus 4 Firmen die Medizinprodukte herstellen, ein Beratungsunternehmen der Qualitätssicherung und 3 Partnern an der Universität Rostock, davon ein klinischer Partner.
Publications
- “Effect of oxygen partial pressure on the bulk and grain-boundary components of conductivity in (Yb1-x Cax)2Ti2O7-δ (x = 0, 0.05, 0.1) solid solutions”, Materials Research Bulletin, 48, 7 (2013) 2707-2711
Petra Fedtke, A.V. Shlyakhtina, Andreas Busch, Torsten Barfelsa, Marion Wienecke, L.G. Shcherbakova
(See online at https://doi.org/10.1016/j.materresbull.2013.03.032) - Entwicklung eines polymerbasierten Layersystems zur 3D-Versorgung und Analyse der Wachstumsbedingungen von Zellsystemen. In: Knöcherne Geweberegeneration ISBN/ISSN: 978-3-8440-3049-5 (2014) Seite 25-38
Harald Hansmann, Volker Weißmann, Stefan Ofe
- “Adhesion and Cytotoxicity of L929 mice fibroblasts and β-Thromboglobulin in contact with plain and porous a-C:H coatings”, E-MRS Spring Meeting, May 2014, Lille, France
Jan Heeg, Andreas Lampka, Antje Schütz and Marion Wienecke
- “The Effect of Bias Voltage and Gas Pressure on the Structure, Adhesion and Wear Behavior of Diamond Like Carbon (DLC) Coatings With Si Interlayers”, Coatings 04/2014; 4(2):214-230
Liam Ward, Fabian Junge, Marion Wienecke, Andreas Lampka, Christoph Mewes
(See online at https://doi.org/10.3390/coatings4020214) - “Adhesive porous DLC-coatings by modified PECVD process”, 9th Symposium on Vacuum based Science and Technology, November 2015 in Kolobrzeg Poland
Jan Heeg, Antje Schütz, Andreas Lampka, and Marion Wienecke
- „Graphene Nano Platelet films at bio implant materials by modification of plasma deposition process and its electrode behaviour“, 9th Symposium on Vacuum based Science and Technology, November 2015 in Kolobrzeg, Poland
Jan Heeg; Jens Strehlau; Antje Schütz; Petra Fedtke; Marion Wienecke
- „Herstellung und Charakterisierung von a-C:H:Cu- Kompositschichten für biomedizinische Anwendungen“, Nachwuchwissenschaftlerkonferenz NWK16, HTW-Berlin, 16. April 2015, Berlin
Stefan Nißen, Antje Schütz, Jan Heeg und Marion Wienecke
- Influence of the structural orientation on the mechanical properties of selective laser melted Ti6Al4V open-porous scaffolds. Materials & Design, 95 (2016) 188-197
Volker Weißmann, Rainer Bader, Harald Hansmann, Nico Laufer
(See online at https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.01.095)
