(NTH) Bericht 2011–2012 - TU Clausthal

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Geomimetik – Übertragung von Geoprozessen
in materialtechnische Anwendungen für Energie
und Umwelt am Beispiel der Glaskorrosion
Hintergrund
Die Korrosion von Glas ist sowohl in natürlichen
Systemen als auch in verschiedensten technischen
Anwendungen von großer Bedeutung. Ein eingehendes
Verständnis der Korrosionsmechanismen
ist die Voraussetzung, um technische Gläser für
eine möglichst dauerhafte Anwendung durch geeignete
Rohstoffauswahl in Funktion zu bringen. Die
Verbesserung der Dauerhaftigkeit von Glasmaterialien
war der zentrale Forschungsgegenstand
des Vorhabens. Basierend auf dem „Archiv“ der in
der Natur vorkommenden verschiedenen Gläser
mit unterschiedlicher Art, Intensität und Dauer der
Bewitterung war der Ansatz, Abläufe in natürlichen
geochemischen Systemen nach dem geomimetischen
Prinzip auszuwerten und die Ergebnisse für
die Entwicklung neuer Glasmaterialen und die Verbesserung
von Verfahrenstechniken zu nutzen.
Die Kooperation
Am Institut für Nichtmetallische Werkstoffe der TU
Clausthal in der Arbeitsgruppe Glas und Glastechnologie
(Prof. J. Deubener) liegt ein Schwerpunkt
der Forschung auf dem Bereich der Glaskorrosion
unter Einbeziehung spezieller oberfl ächenanalytischer
Methoden, wobei dem Frühstadium der Korrosion
bis in den nanoskopischen Bereich besonderes
Interesse gilt. Forschungsschwerpunkte der
Arbeitsgruppe Petrologie (Prof. F. Holtz, Prof. H.
Behrens) am Institut für Mineralogie der Leibniz
Universität Hannover liegen im Bereich magmatischer
Systeme und Vulkanismus. Arbeiten zur
BOTTOM-UP-PROJEKT
Korrosion von Mineralen und Gläsern durch verschiedene
wässrige Phasen wurden in den letzten
Jahren aufgenommen. Neben den Arbeiten zur
Glaskorrosion sind beide Institute auch in festkörperorientierte
Zentren eingebunden, das Energie-
Forschungszentrum Niedersachsen (EFZN, TU
Clausthal) und das Zentrum für Festkörperchemie
und Neue Materialien (ZFM, Leibniz Universität
Hannover). Es war deshalb naheliegend, die
Zusammenarbeit zwischen den beiden Instituten
der NTH-Mitgliedsuniversitäten zu intensivieren,
gemeinsame Schwerpunkte zu defi nieren und
neue Forschungsfelder anzugehen.
Geomimetik
Bei dem geomimetischen Bottom-up Ansatz steht
das Erkennen und Beschreiben von grundlegenden
Mechanismen und deren Abstraktion und Übertragung
auf andere Systeme im Vordergrund. Hier
kann zum Beispiel die Analyse von natürlichen
Proben, die das Produkt von Jahrtausenden oder
Jahrmillionen währenden Prozesses sind, Rückschlüsse
auf langzeitige Prozesse in Umwelt und
Technik ermöglichen. Dadurch sollen Möglichkeiten
für neue technische Anwendungen identifi ziert oder
bestehende Lösungen verbessert werden. Ein Beispiel
sind petrologische Untersuchungen von marinen
Basaltgläsern, die der Korrosion durch Meerwasser
ausgesetzt waren. Die Untersuchungen
dieser Materialien können Aussagen ermöglichen
über die Langzeitstabilität von Gläsern, die bei der
küstennahen solaren Energiewandlung und Meerwasserentsalzung
eingesetzt werden. Der Ansatz