Spannende Themen, herausragende Dozenten und flexible Lernmöglichkeiten tragen zum wachsenden Erfolg der Massively Open Online Courses (MOOCs) bei – offene, internetgestützte Kurse mit einer Vielzahl an Teilnehmern rund um den Globus.
Folgender Kurs – zu finden auf der MOOC-Plattform edX – sollte einen Blick wert sein:
IoT Sensors and Devices
Iain Murray AM (Curtin University) et al.
Start: 12.08.2019 / Arbeitsaufwand: 20-30 Stunden
Externer Link: www.edx.org
Presseinformation (Forschung Kompakt) der Fraunhofer-Gesellschaft vom 01.08.2019
LKW-Planen als Stromerzeuger? Neuartige textile Solarzellen von Fraunhofer-Forscherinnen und -Forschern aus Dresden machen es möglich: Über sie könnten die Anhänger den benötigten Strom – etwa für Kühlaggregate – autark erzeugen. Kurzum: Textile Solarzellen erweitern die Möglichkeiten enorm, Strom aus der Sonnenstrahlung zu gewinnen. Sie stellen somit eine sinnvolle Ergänzung zu herkömmlichen Siliziumzellen dar.
Solarzellen auf den Dächern sind längst Usus, ebenso wie große Solarparks. Künftig sollen jedoch auch solche Flächen zur Energieerzeugung genutzt werden, die bislang nicht dazu taugten. LKW-Planen etwa könnten die Anhänger autark mit dem Strom versorgen, den der Fahrer während der Fahrt und auf Rastplätzen verbraucht oder der auf Logistikplätzen für die LKW-Ortung benötigt wird. Zudem könnten ganze Gebäudefronten zur Stromerzeugung beitragen, indem sie nicht wie bisher verputzt, sondern mit stromerzeugenden Abspanntextilien verkleidet werden. Bei Glasfassaden könnten Abschattungstextilien wie Rollos Hunderte von Quadratmetern in Stromerzeugungsflächen umwandeln.
Glasfasergewebe als Solarzellenbasis
Möglich machen es textile, biegsame Solarzellen, die Forscherinnen und Forscher vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickelt haben – gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme ENAS, dem Sächsischen Textilforschungsinstitut e.V. und den Firmen erfal GmbH & Co. KG, PONGS Technical Textiles GmbH, Paul Rauschert GmbH & Co. KG und GILLES PLANEN GmbH. »Über verschiedene Beschichtungsverfahren können wir Solarzellen direkt auf technischen Textilien herstellen«, erläutert Dr. Lars Rebenklau, Gruppenleiter für Systemintegration und AVT am Fraunhofer IKTS. Sprich: Die Forscher verwenden kein Glas oder Silizium wie bei herkömmlichen Solarmodulen, sondern Textilien als Substrat. »Das jedoch ist alles andere als leicht – schließlich sind die Anlagen in den textilverarbeitenden Unternehmen mit fünf bis sechs Metern Stoffbreite und Stofflängen von tausend Metern riesig groß. Dazu kommt: Die Textilien müssen während der Beschichtung Temperaturen von etwa 200 Grad Celsius überstehen«, ergänzt Dr. Jonas Sundqvist, Gruppenleiter für Dünnschichttechnologien am Fraunhofer IKTS. Auch andere Anforderungen wie Brandschutz-Vorschriften, große Stabilität und ein günstiger Preis sind für die Herstellung von Solarzellen elementar. »Wir haben uns im Konsortium daher für ein Glasfasergewebe entschieden, das all diese Anforderungen erfüllt«, sagt Rebenklau.
Bewusst auf Standardverfahren gesetzt
Eine Herausforderung stellte auch das Aufbringen der verschiedenen Schichten einer Solarzelle auf das Gewebe dar – also die Grundelektrode, die photovoltaisch wirksame Schicht und die Deckelektrode. Denn verglichen mit diesen nur ein bis zehn Mikrometer dünnen Schichten gleicht die Oberfläche eines Textils einem riesigen Gebirge. Die Forscher greifen daher zu einem Trick: Sie bringen zunächst eine Einebnungsschicht auf das Textil auf, die Berge und Täler ausgleicht. Dazu nutzen sie den Transferdruck – ein Standardverfahren der Textilbranche, das auch zum Gummieren verwendet wird. Auch alle weiteren Produktionsprozesse haben die Forschenden von Anfang an so gestaltet, dass sie sich problemlos in die Fertigungslinien der Textilindustrien einfügen lassen: So bringen sie die Elektroden aus elektrisch leitfähigem Polymer ebenso wie die photovoltaisch wirksame Schicht über das gängige Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf. Um die Solarzelle möglichst robust werden zu lassen, laminieren die Forscherinnen und Forscher zusätzlich eine Schutzschicht auf.
Marktreife Solartextilien in etwa fünf Jahren
Den ersten Prototyp hat das Forscherteam bereits hergestellt. »Wir konnten zeigen, dass unsere textile Solarzelle an sich funktioniert«, sagt Rebenklau. »Ihre Effizienz liegt momentan bei 0,1 bis 0,3 Prozent.« In einem Nachfolgeprojekt arbeiten der Ingenieur und seine Kollegen nun daran, die Effizienz auf über fünf Prozent zu steigern – denn ab diesem Wert rechnet sich die textile Solarzelle. Zwar erreichen Siliziumzellen mit zehn bis 20 Prozent deutlich höhere Effizienzwerte. Allerdings soll die neuartige Zelle ja nicht mit den herkömmlichen konkurrieren, sondern sie sinnvoll ergänzen. Auch die Lebensdauer der textilen Solarzelle wollen die Forscherinnen und Forscher in den kommenden Monaten untersuchen und optimieren. Wenn alles funktioniert wie erhofft, könnte die textile Solarzelle in etwa fünf Jahren auf den Markt kommen. Dann wäre das ursprüngliche Ziel des Projekts PhotoTex erreicht: Neue Anregungen für den Textilstandort Deutschland zu finden und die Wettbewerbsfähigkeit dieser Industriebranche zu steigern.
Externer Link: www.fraunhofer.de
Performance:
Der TecDAX der Deutschen Börse AG legte im Juli 2019 um circa 1% zu.
Trend:
Auf Monatsbasis bedeutet der Juli 2019 das zweite Plus in Folge.
Pressemitteilung der Universität Kassel vom 03.07.2019
Ein an der Uni Kassel erfundenes virtuelles Feuerlösch-System hilft bei der Ausbildung von Brandschutzhelfern und Feuerwehrleuten. Dabei kommuniziert ein realer Feuerlöscher mit einer virtuellen Trainingsumgebung, die Brände simuliert. Der virtuelle Feuerlöscher ist ein Beispiel dafür, wie Erfindungen der nordhessischen Hochschule mithilfe ihrer Patentvermarktungsagentur den Weg in den Markt finden.
Der virtuelle Feuerlöscher ist eine Entwicklung eines Doktoranden, Frederik Kreckler vom Fachgebiet Technische Informatik. Das Feuer findet allein auf einem Bildschirm oder einer Leinwand statt. Im Innern des Feuerlöschers sind Sensoren eingebaut, die die Bewegungen des Übenden kabellos auf dem Bildschirm spiegeln.
Per Knopfdruck stehen die Löschmittel Wasser, Pulver, Schaum oder Fettbrandlöschmittel und Orte (Küche, Flur oder Büro) zur Wahl. Je nach Ort steht der Übende vor verschiedenen Bränden und kann auch die Auswirkung der verschiedenen Löschmittel ausprobieren. „Beim simulierten Löschen kann man falsch machen, was man im realen Leben lieber nicht falsch macht“, nennt Kreckler einen wichtigen Vorteil des virtuellen Löschens. Mit seinem Feuerlöscher können sogar Kinder das Löschen von Bränden trainieren.
Die Auswertung gibt Rückmeldung, wie schnell der Brand gelöscht und wie viel Löschmittel verbraucht wurde. Per Knopfdruck wird das Löschmittel nachgefüllt. In echten Feuerlöschern ist das Löschmittel teils nach 10 bis 15 Sekunden aufgebraucht – eine wichtige Erfahrung für viele Übenden. „Das Fachgebiet Technische Informatik arbeitet viel mit Feuerwehren zusammen. Da ich Interesse an der Erfindung von Geräten und dem 3D-Druck habe, habe ich mich während der Promotion mit dem Thema befasst. Aus der Mischung beider Sachen kam dann der virtuelle Feuerlöscher heraus“, erklärt Kreckler seine Motivation, sich mit dem Thema Brandschutz zu beschäftigen. Beim Campusfest der Universität Kassel in der vergangenen Woche konnten Neugierige den virtuellen Löscher bereits ausprobieren.
Besonderer Fokus auf Vermarktung von Innovationen aus der Universität
Die Kommerzialisierung der Erfindung wird das Brandschutzunternehmen GLORIA GmbH übernehmen, und hat dazu als ersten Schritt eine Lizenz auf das zugrunde liegende Patent von der Universität Kassel erworben. Den Firmenkontakt stellte die Gesellschaft für Innovation Nordhessen (GINo) mbH her, die von der Universität Kassel beauftragte Patentvermarktungsagentur. Sie verhilft jedes Jahr zahlreichen Erfindungen aus der Nordhessischen Hochschule, die die Entwicklung von Ideen und die Ausgründung von Unternehmen und anderen Start-ups in besonderem Maße unterstützt, zu ihren ersten Schritten auf dem Weg in den Markt. Seit kurzem unterstützt Johann Hirsch die GINo mbH als zweiter Geschäftsführer, der insbesondere für den Bereich „Patentinformationszentrum“ zuständig ist und weitere Geschäftsfelder entwickeln wird. Die GINo mbH hat ihren Sitz im Science Park Kassel, dem gemeinsamen Gründerzentrum von Universität und Stadt.
Seit 2016 koordiniert die Universität Kassel den Verbund hessischer Hochschulen und Forschungseinrichtungen zur Patentverwertung. Das Land Hessen fördert diese Koordination und die Weiterentwicklung von Hochschulerfindungen derzeit mit rund einer Mio. Euro. Nicht zuletzt durch diese Förderung kamen seitdem 18 von bundesweit 67 Weiterentwicklungsprojekten aus dem WIPANO-Programm des Bundeswirtschaftsministeriums aus Hessen, davon die Hälfte aus Kassel.
Externer Link: www.uni-kassel.de
Medienmitteilung der Universität Basel vom 19.07.2019
Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen. Die Wissenschaftler veröffentlichten die Ergebnisse kürzlich im Fachblatt «Nano Letters».
In der Elektronik- und Computerindustrie werden die Komponenten immer kleiner und leistungsfähiger. Problematisch ist dabei die Wärmeentwicklung, die durch mechanische Wellen zustande kommt. Daher ist es wichtig, diese Wellen – sogenannte Phononen – genau zu untersuchen und ihr Verhalten im Material zu verstehen. Die Forschung geht heute sogar noch einen Schritt weiter und entwirft ganz gezielt Materialien, mit denen sich die Ausbreitung der Phononen steuern lässt. Zum einen, um Materialien herzustellen, die Wärme sehr schnell abgeben und sich daher nur wenig aufheizen. Zum anderen, um Wärmeunterschiede möglichst lange aufrecht zu halten und zur Stromerzeugung zu nutzen.
Verbesserte Ausbreitung durch Drehung
Die Gruppe von Prof. Dr. Ilaria Zardo vom Departement Physik und dem Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel untersucht Materialien, die massgeschneiderte Eigenschaften in der Aussendung und Verbreitung von Phononen haben. Im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit unter der Leitung von Zardo konnten die Nanowissenschaftler nun erstmals zeigen, dass allein die Anordnung der Atome einen Einfluss auf die Phononen und somit auf die Wärmeleitfähigkeit hat.
Die Forschenden haben dazu Galliumphosphid-Nanodrähte hergestellt, bei denen aufeinanderfolgende Kristalllagen gegeneinander periodisch um 60 Grad verdreht sind. Es bildet sich durch diese Anordnung eine Überstruktur, in der sich Phononen kohärent ausbreiten – die Wärme also sehr effektiv leiten.
Grenzflächen ohne Fehler
Bisher wurden derartige Überstrukturen aus periodisch angeordneten Lagen unterschiedlicher Materialien hergestellt. Die Grenzflächen zwischen verschiedenen Materialien sind jedoch oft nicht klar definiert, und es treten Fehler auf, welche die Ausbreitung der Phononen und damit die Wärmeleitfähigkeit massiv reduzieren.
Bei den vorliegenden Untersuchungen wiesen die Forschenden nach, dass derartige Störeffekte nicht auftreten, wenn das Material der Lagen identisch ist, sich jedoch durch die Anordnung der Atome unterscheidet. Und obwohl die Lagen aus demselben Material bestehen, verändern sich allein durch Drehung der Lagen gegeneinander die phononischen Eigenschaften. Bislang stand es noch zur Debatte, ob sich diese neuartigen Systeme wie herkömmliche Übergitter verhalten.
Die Studie ist in Zusammenarbeit des Departements Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts (SNI) mit der Technischen Universität Eindhoven, der Universitat Autònoma de Barcelona und dem Institut de Ciència de Materials de Barcelona entstanden.
Originalbeitrag:
Marta De Luca, Claudia Fasolato, Marcel A. Verheijen, Yizhen Ren, Milo Y. Swinkels, Sebastian Kölling, Erik, P. A. M. Bakkers, Riccardo Rurali, Xavier Cartoixà, Ilaria Zardo
Phonon Engineering in Twinning Superlattice Nanowires
Nano Letters (2019), doi: 10.1021/acs.nanolett.9b01775
Externer Link: www.unibas.ch