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Dr.-Ing. Sandra Kauffmann-Weiß
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Dr.-Ing. Sandra Kauffmann-Weiß

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Projekt DIAMANT
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Untersuchungen zu Aerosol-abgeschiedenen MgB2-Schichten auf metallischen Substraten

Für eine wirtschaftliche Erzeugung von Energie aus Windkraft, vor allem offshore, ist eine weitere Leistungssteigerung der Turbinen wünschenswert. Mit den bisher verwendeten Materialien und Generatorkonzepten ist dies nur bedingt möglich. Aus logistischen Gründen ist eine Gewichts- und Volumenverringerung verbunden mit einer Erhöhung der Leistungsdichte des Generators erforderlich, was mit supraleitenden Rotorwicklungen erreicht werden kann. Wegen des hohen Bedarfs an supraleitenden Spulen ist eine deutlich günstigere Herstellmethode für supraleitende Bänder erforderlich. In dem von BMBF geförderten Projekt „DIAMANT“ mit Partnern aus Wissenschaft (KIT/ITEP, IFW Dresden und Uni Bayreuth/Lehrstuhl für Funktionsmaterialien) und Industrie (Siemens AG, Corporate Technology und Palas GmbH Karlsruhe) wird die Aerosolbeschichtungsmethode („ADM“) als neuartige, skalierbare und kostengünstige Herstellungsmethode auf das vielversprechende Supraleitermaterial Magnesiumdiborid (MgB2) angewendet. Im Vergleich zu anderen Supraleitern (z.B. YBa2Cu3Ox) weist MgB2 eine geringere Dichte auf, besteht aus verfügbaren und kostengünstigen Elementen und besitzt auch als Polykristall ein hohes Stromtragfähigkeitspotential. Projektziel von DIAMANT ist die Entwicklung und Demonstration eines Herstellungsprozesses, der grundsätzlich eine reproduzierbare und wirtschaftliche Fertigung großer Leiterlängen hoher Stromtragfähigkeit in industriellem Maßstab ermöglicht. Erste Untersuchungen zeigen, dass mit diesem Prozess sowohl auf harten Einkristall- als auch auf Stahlsubstraten bis zu 10 µm dicke supraleitende MgB2-Schichten abgeschieden werden können, die zugleich eine gute Temperaturabhängigkeit des oberen kritischen Feldes aufweisen. Auch bei hohen Abscheideraten (1µm/10min) ergibt sich eine ausreichend große Haft- und Biegefestigkeit der MgB2-Schichten auf Stahlsubstraten, was eine Grundvoraussetzung für einen kontinuierlichen Herstellungsprozess darstellt.

Abgeschlossene Bachelor-Arbeiten:

  • Elisabeth Günther (Mach): Einfluss einer Wärmebehandlung auf Struktur und Widerstandsverhalten von MgB2-Schichten
  • Sanyam Gandhi (Mach): Analysis of MgB2-Films made from milled powder with the use of Aerosol deposition