Projekt SupraMetall trägt Früchte

Donnerstag, 5. Juni 2014
V. l.: Manuela Schebera, Sabine Lepper und Regina Böhm

Das Projekt "SupraMetall - Innovative Metallbänder als Basis für Hochtemperatur-Supraleiter / Energieeffizienz mit Supraleitern" ist im Rahmen des Förderprogramms EU-NRW Ziel-2 (EFRE) von 2010 bis 2013 mit einem Volumen von insgesamt ca. 1,5 Millionen Euro gefördert worden. Neben der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg waren die RWTH Aachen, die Outokumpu VDM GmbH, die Deutsche Nanoschicht GmbH und die Universität Bonn am Projekt beteiligt. Professorin Dr. Sabine Lepper und ihre Mitarbeiterinnen Regina Böhm und Manuela Schebera vom Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus (EMT) arbeiteten hochschulseitig mit an der Optimierung von Supraleitern.

Hintergrund

Supraleiter sind Materialien, die unterhalb einer bestimmten Temperatur praktisch ihren elektrischen Widerstand verlieren. Während die ersten Supraleiter hierfür auf etwa -250 Grad gekühlt werden mussten, werden die in den 80er Jahren entdeckten sogenannten Hochtemperatursupraleiter (HTS) schon bei ca. -180 Grad supraleitend. Anwendungen z.B. im Bereich erneuerbarer Energien rückten damit bereits in greifbare Nähe. Das Problem der HTS besteht im Wesentlichen darin, dass es sich um keramische Materialien handelt. Sie können daher nicht wie Metalle zu einem Draht gezogen werden; die sogenannte zweite Generation der HTS wird zu einem Band verarbeitet, wobei der Supraleiter als dünne Schicht auf ein spezielles Metallband aufgebracht wird.

Massenfertigung rückt in greifbare Nähe

Das Projekt SupraMetall hatte zum Ziel, Herstellungsverfahren zu entwickeln, die nicht nur unter Laborbedingungen funktionieren, sondern eine Massenfertigung auf industriellen Großanlagen erlauben. Dafür wurde das Metallsubstrat aus einer 18-Tonnen-Schmelze abgegossen und in einem Walzwerk auf unter 1/10 mm gewalzt. Die für eine weitere Verarbeitung erforderlichen Anforderungen an eine extrem geringe Rauigkeit und an eine hohe Textur (Ausrichtung der Kristalle in eine Richtung) konnten so realisiert werden. Auch für die Beschichtung dieses Metallbandes konnten Verfahren entwickelt werden, die für die Produktion großer Mengen geeignet sind.

Suprametall-Topografie unterm Rasterkraftmikroskop

SupraMetall_Oberflächenstruktur

Die Aufgabe der Projektbeteiligten aus dem Fachbereich EMT war die Untersuchung und Erfassung der Topographie der Schichten mit Hilfe eines Rasterkraftmikroskops. Die Rasterkraftmikroskopie erlaubt es, Oberflächenstrukturen mit einer Genauigkeit im Nanometer-Bereich (1 Nanometer ist ein milliardstel Meter) und sogar darunter zu messen. Die Oberflächen wurden auf Auffälligkeiten untersucht, Rauigkeiten wurden vermessen, und bei der supraleitenden Schicht konnte die Orientierung des Kristallwachstums verfolgt werden. Die Abbildung zeigt eine supraleitende Schicht, bei der die Kristalle säulenförmig nach oben gewachsen sind, wie es für ein gutes supraleitendes Verhalten notwendig ist.

Weitere Information

Die Ergebnisse des Projekts SupraMetall in der aktuellen Mai-Ausgabe der Zeitschrift "Advanced Engineering Materials"

Kontakt

Prof. Dr. Sabine Lepper Fachbereich Elektrotechnik, Maschinenbau und Technikjournalismus Grantham-Allee 20, 53757 Sankt Augustin Tel: +49 2241-865-316 Fax: +49 2241-865-8316 E-Mail: sabine.lepper@h-bonn-rhein-sieg.de