Projekt

Nanotechnologien in Antriebssystemen NatAs

Die Nanotechnologie agiert aufgrund ihrer Natur auf quantenphysikalischen Skalen: Ihre Materialien besitzen Größenordnungen, die je nach Synthese um ein Vielfaches kleiner sind als die Wellenlänge sichtbaren Lichtes. Daher werden ihre Eigenschaften maßgeblich durch ihren Durchmesser bestimmt, da die Oberflächeneigenschaften zunehmend die Funktionalitäten beeinflussen. Hierdurch unterscheiden sich Nanomaterialien drastisch von ihren zugrundeliegenden makroskopischen Körpern.

Nanotechnologien in Antriebssystemen (NatAs)

 

Laufzeit

2022 – 2024

Anwendungsgebiet

  • umweltfreundliche Treibstoffe
  • Nanotechnologie
Verschiedene Ionanofluide
a) Ionanofluide; b) REM Aufnahme eines Ionanofluids; c) REM Aufnahme der reinen Nanopartikel

Ziel des Vorhabens NatAs ist es, nicht nur nachhaltiges Wissen zu generieren, sondern auch eine technologische Brücke zwischen Nanotechnologie und antriebsnahen Anwendungen zu schlagen. Es soll gezeigt werden, dass Nanomaterialien unter anderem gewinnbringend für diverse Systembereiche in der Antriebstechnologie oder darüber hinaus eingesetzt werden können.

Im Rahmen von NatAs werden Nanomaterialien als Funktionsmaterialien für Antriebssysteme hergestellt, charakterisiert und in ihre Eignung in Laborversuchen evaluiert. Es wurde bereits gezeigt, dass kohlenstoffbasierte 2D-Materialien die physikalisch-chemischen Eigenschaften neuer, grüner Treibstoffe messbar beeinflussen können. Sowohl die Wärmeleitfähigkeit als auch die Wärmekapazität ionischer Flüssigkeiten konnten vorteilhaft angepasst werden. Auf diese Weise werden neuartige Heat Transfer Fluids erhalten, die gleichzeitig als Kühlmedium und als Brennstoff fungieren können. Verwendet wurden hierfür in ersten Testreihen thiocyanatbasierte Brennstoffe, die sich in einer selbstzündenden Reaktion spontan mit Wasserstoffperoxid umsetzen.

Tropfversuche im Physikalisch-Chemischen Labor
in den einzelnen Sequenzen eines Highspeed-Videos sieht man einen Tropfversuch des Ionanofluids mit einem Tropfen Wasserstoffperoxid.

Forschungs- und Testinfrastruktur

Forschungsinfrastruktur

Physikalisch-Chemisches Labor

Auch in der Raumfahrt spielt die Umweltverträglichkeit inzwischen eine entscheidende Rolle. Satelliten werden bisher mit Hydrazin angetrieben. Dieser Treibstoff ist über lange Zeit lagerfähig und funktioniert auch unter Weltraumbedingungen zuverlässig. Nachteil: Er ist gesundheitsbelastend. Das DLR Lampoldshausen hat daher Know-how für den Ersatz von lagerfähigen Treibstoffen aufgebaut.