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Dienstag, 19 Mai 2020 10:04

Extrem poröses Material aus Aerobornitrid taugt für neue Laserlicht-Anwendungen

von Dr.-Ing. Richard Suchentrunk
Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten

Mit einer Porosität von 99,99 % besteht es praktisch nur aus Luft und gehört damit zu den leichtesten Stoffen der Welt: Aerobornitrid heißt das Material, das ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel entwickelt hat. Basierend auf einer Bor-Stickstoff-Verbindung entwickelten sie eine dreidimensionale Nanostruktur, die Licht sehr stark streut und kaum absorbiert. Bestrahlt mit einem Laser gibt das Material eine gleichmäßige Beleuchtung ab, die je nach Lasertyp sehr viel effizienter und leistungsstärker als LED-Licht ist. Mit Laserlicht könnten Lampen für Autoscheinwerfer, Beamer oder Raumbeleuchtungen zukünftig kleiner und heller werden. Das Projekt ist Teil der europaweiten Forschungsinitiative „Graphene Flagship“, an der insgesamt rund 150 Forschungsgruppen aus Wissenschaft und Industrie in 23 Ländern beteiligt sind.

In Forschung und Industrie wird Laserlicht schon länger als „nächste Generation“ von Lichtquellen gesehen, die Leuchtdioden in ihrer Effizienz noch übertreffen könnten. Im Vergleich zu LEDs könnte man mit einer um ein Tausendstel kleineren Laserstruktur die gleiche Menge an Licht erhalten. Trotzdem konnten sich Laserlampen aus verschiedenen Gründen bisher noch nicht durchsetzen.

Das Forschungsteam der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel entwickelte nun eine stark streuende Nanostruktur aus Bornitrid, das auch als „weißes Graphen“ bezeichnet wird und extrem wenig Licht absorbiert. Sie besteht aus einem filigranen Netz unzähliger feiner Hohlröhren von wenigen Mikrometern. Trifft ein Laserstrahl darauf, wird er im Inneren der Struktur extrem stark gestreut und ein homogenes Licht wird abgegeben. Das Material wirkt quasi wie ein künstlicher Nebel, der ein gleichmäßiges, angenehmes Licht erzeugt. Die Nanostruktur sorgt nicht nur dafür, dass das Material dem intensiven Laserlicht standhält, sondern kann auch verschiedene Wellenlängen streuen. Rotes, grünes und blaues Laserlicht lässt sich so mischen, um neben normalem Weiß gezielte Farbeffekte zu kreieren, zum Beispiel für den Einsatz bei innovativen Raumbeleuchtungen. Hier könnten extrem leichtgewichtige Laserdioden in Zukunft zu ganz neuen Designkonzepten führen. Für den Schritt vom Labor in die Anwendung sucht das Forschungsteam jetzt Industriepartner. Mittlerweile können die Kieler Forscher ihre Methode, hochporöse Nanostrukturen zu entwickeln, für unterschiedliche Ausgangswerkstoffe einsetzen, neben Bornitrid auch Graphen oder Graphit. Auf diese Weise entstehen immer mehr neue, leichtgewichtige Stoffe, die „Aero­materialien“, die besonders innovative Anwendungen erlauben.

www.pro-physik.de

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  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2020
  • Autoren: Dr.-Ing. Richard Suchentrunk

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