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Grundlagenforschung für die Praxis

Eine besondere Stärke von Inno.CNT ist die Verknüpfung von fundamentaler Forschung mit praktischen Fragestellungen der Industrie. Damit schafft die Initiative die Voraussetzung für eine schnelle wirtschaftliche Nutzung der noch jungen CNT-Werkstofftechnologie.

Eckpfeiler der Innovationsallianz CNT sind die Querschnittstechnologien, die in drei übergreifenden Projekten bearbeitet werden: CarboScale, CarboFunk und CarboDis. Zentrale Aufgabe ist es hier, die technologischen Grundlagen für alle Anwendungsentwicklungen zu schaffen und CNT in ausreichender Menge, Modifikation und Qualität zur Verfügung zu stellen. Im Fokus stehen dabei drei Bereiche: die Katalysator- und Herstelltechnologie (CarboScale), die Modifizierung und Funktionalisierung (CarboFunk) sowie die Dispergierung und Konfektionierung (CarboDis). Neben den drei Querschnittstechnologien besteht die Innovationsallianz CNT aus 14 weiteren Projekten. Die hier erarbeiteten Lösungen haben ein großes Marktpotenzial und bieten die Chance, zahlreiche andere Industriebereiche zu durchdringen.

Die Projekte im Anwendungsgebiet Energie & Umwelt konzentrieren sich auf spezifische Anwendungen der Energiewandlung, Energiespeicherung und Energieeinsparung. Dazu gehören beispielsweise Innovationen im Bereich der Brennstoffzellen- und Batterietechnologie, Membranen zur energiesparenden Meerwasserentsalzung und Gasseparation sowie auf CNT basierende Tinten für die Solarzellenentwicklung.

Im Bereich Mobilität stehen neue Verbundwerkstoffe für Kraftfahrzeuge, Luft- und Raumfahrt im Vordergrund. Hier können CNT neue Werkstoffeigenschaften möglich machen, die im Transportsektor zu erheblichen Fortschritten bei Energieeffizienz, Umwelt- und Klimafreundlichkeit führen. Inno.CNT konzentriert sich auf extrem leichte und hochfeste Werkstoffe, die beispielsweise im mechanisch hochanspruchsvollen Flugzeugrumpf eingesetzt werden und im Satellitenbau von großer Bedeutung sind. CNT ermöglichen aber auch vielfältige Innovationen bei der Gestaltung von Karosseriestrukturen und Oberflächen von Automobilen.

Großes Innovationspotential haben CNT auch im Leichtbau: So werden in diesem Anwendungsbereich hochfeste CNT-basierte Partikelschäume entwickelt, damit Sicherheitselemente z. B. in Fahrzeugen oder in Schutzanzügen noch besser großen Belastungen standhalten. Ein weiteres Beispiel für die Anwendung von CNT in diesem Gebiet ist ein Spezialbeton, der deutlich höhere Stabilität und Elastizität ermöglicht. CNT schaffen dadurch zusätzliche konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten etwa beim Bau von sehr schlanken und hohen Gebäuden und ermöglichen auch Bauten mit sehr hohem Erdbebenschutz.

Unterstützt wird dieser praxisnahe Ansatz durch ein weiteres Projekt, das sich mit den Themen Gesundheit, Sicherheit und Qualität befasst. Um die Sicherheit der CNT und Produkte auf deren Basis gewährleisten zu können, müssen mögliche Risiken bewertet und angemessen kommuniziert werden. Voraussetzung dafür ist ein fundiertes Wissen über mögliche Expositionsrouten und über die Wirkung von CNT im Zusammenhang mit biologischen Systemen. Die Entwicklung entsprechender Testmethoden zur Expositionsbestimmung und zur Charakterisierung der CNT bildet dabei einen wesentlichen Baustein. Diesen Herausforderungen stellt sich die Innovationsallianz CNT mit dem Querschnittsprojekt CarboSafe.


Die Inno.CNT-Architektur im Überblick


Energie & Umwelt

  • CarboPlate: Verbesserung der Bipolarplatte in PEM-Brennstoffzellen
  • CarboFuel: Konstruktion von optimierten Elektroden für Brennstoffzellen, industrielle Elektrolyse mit CNTs als Katalysatorträger
  • CarboPower: Ersatz von klassischem Leitruß durch CNT als elektrisches Leitmaterial
  • CarboMembran: Entwicklung von Mixed-Matrix-Membranen für Energieeffizienz und starke Produktivitätssteigerung
  • CarboInk: Entwicklung von innovativen Tinten, die beim Bau von Solarzellen neue Akzente setzen können

Mobilität

  • CarboAir: Modifizierung und Verbesserung von Faserverbundwerkstoffen für Leichtbauanwendungen mit starker Beanspruchung
  • CarboCar: Entwicklung und Bewertung von funktionsintegrierten CNT-Thermoplastbauteilen für Automobilanwendungen
  • CarboSpace: Entwicklung von CNT-modifizierten Werkstoffen zum Einsatz in der Raumfahrt
  • CarboRoad: Herstellung struktureller Bauteile aus CNT-verstärkten duroplastischen Faser-Kunststoff-Verbunden

Leichtbau

  • CarboTube: Entwicklung von Spritzguss- und Extrusionsanwendungen wie z.B. Antistatikausrüstung, elektrisch leitfähigen Rohren, Leichtbauplatten, Folien und Maschinenteilen
  • CarboElast: Entwicklung von gut dispergierten und leicht zu verarbeitenden CNT-Präparaten für elastomere Werkstoffe
  • CarboBau: Produktion von ultrahochfestem Beton und Trockenmörtelsystemen für breite industrielle Nutzung
  • CarboMetal: CNT-Einarbeitung in Metall-Matrices zur signifikanten Verbesserung der Materialeigenschaften
  • CarboProtekt: Erschließung neuer Anwendungsfelder für thermoplastische und duroplastische Polymerschäume auf CNT-Basis

Querschnittstechnologien

  • CarboScale: Kostengünstige Herstellung von CNT verschiedener Qualitäten in industriellem Maßstab
  • CarboFunk: Entwicklung von Prozessen zur Funktionalisierung von CNT-Oberflächen
  • CarboDis: Entwicklung von maßgeschneiderten Dispergiertechnologien für duroplastische, thermoplastische und elastomere Systeme

Sicherheit

  • CarboSafe: Identifizierung des ökotoxikologischen Potenzials von CNT auf Basis geeigneter Messtechnologien