Funktionalisierte Aerogele für thermoakustische Emission

• Antragsteller: Dr.-Ing. Mate Gaal; Professor Dr. Pavel Gurikov
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 560281845

Luftgekoppelte Ultraschallwandler werden zunehmend eingesetzt, um berührungslose Ultraschallprüfungen in verschiedenen Industriezweigen zu ermöglichen. Insbesondere werden sie für die Prüfung von Leichtbaukomponenten eingesetzt und somit leisten sie einen Beitrag zur Reduktion der Schadstoffemissionen, technischer Sicherheit und zur Kreislaufwirtschaft. Die derzeitigen Ultraschallwandler sind jedoch durch die Schwierigkeiten bei der Überwindung der Impedanzfehlanpassung zwischen Luft und Piezokomposit stark eingeschränkt. Eine neue Generation von Ultraschallwandlern könnte sich auf den thermoakustischen Effekt stützen. Obwohl theoretische Abschätzungen zeigen, dass der thermoakustische Effekt potenziell genutzt werden kann, um sehr effiziente akustische Wandler zu schaffen, sind die Schalldruckpegel der bestehenden Prototypen weit von den kommerziellen entfernt. In diesem Projekt wollen wir den gigantischen thermoakustischen Effekt nachweisen, der für das Design und weitere potentielle Herstellung von leistungsstarken thermoakustischen Sendern erforderlich ist. Das Hauptziel besteht in der Entwicklung einer neuen Klasse von Substraten auf Aerogel-Basis mit außergewöhnlich niedrigem Wärmedurchgangskoeffizienten. Um dieses Ziel zu erreichen, wird eine Reihe von Ansätzen im Nanomaßstab entwickelt, um die innere Struktur, die Oberflächenmorphologie und die Chemie von Aerogelen gezielt zu verändern. Diese Ansätze sind von allgemeinem Nutzen und können im Prinzip auf alle offenporigen Materialien angewandt werden. Die praktischen Ergebnisse des Projekts würden es ermöglichen, dickere Bauteile und Materialien mit hoher akustischer Dämpfung zu testen. Die Ergebnisse würden auch eine Miniaturisierung sowohl der Ultraschallquellen als auch des elektrischen Anpassungsnetzwerks ermöglichen, was den Anwendungsbereich der luftgekoppelten Ultraschallprüfung erweitern würde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Vasile-Dan Hodoroaba, Ph.D.