2022 Kleinprojekt

Hybridpolymerbasierter opto-chemischer Sensor für ozonschädigende Gase (HyPoSens)

Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde die technologische Übertragbarkeit eines chemischen Sensorsystems für die Messung ozonschädigender Stoffe von einem SiO2‑basierten Materialsystem auf kosteneffiziente Hybridpolymer-basierte Sensoren untersucht.

links: Hybridpolymer-Dünn-Film-Substrat mit eingebettetem Wellenleiter-Bragg-Gitter; rechts: Messkurve eines beschichteten und unbeschichteten Bragg-Gitter-Sensors in Abhängigkeit einer 1 % Trichlorfluormethan-Konzentration (Quelle: TH Aschaffenburg)

Heutige Technologien zum Nachweis gasförmiger FCKWs basieren typischerweise auf der Chromatographie, der Spektroskopie oder auf Halbleitersystemen. Diese Technologien erlauben jedoch keine selektive in-situ-Messung von FCKWs in Echtzeit. Ein Sensorsystem, das dies ermöglicht, wurde u. a. von den Antragstellern entwickelt und basiert auf chemisch funktionalisierten Siliziumdioxid-Bragg-Gitter-Sensoren.

Das Vorhaben HyPoSens hatte das Ziel, die technologische Übertragbarkeit dieses Sensorkonzepts auf Hybridpolymer-basierte planar-optische Bragg-Gitter-Strukturen zu prüfen. Eine entsprechende Übertragbarkeit liefert dabei die Basis für eine kostengünstige Herstellung multifunktional anwendbarer Umweltsensoren mit nahezu beliebiger Struktur-Geometrie.

Nach der Herstellung verschiedener Hybridpolymer-optischer Bragg-Gitter-Sensoren konnte ein Beschichtungsprotokoll etabliert werden, mit dem die hergestellten Sensoren chemisch funktionalisiert werden konnten. Neben der Funktionalisierung mit Cyclodextrinen ließ sich die Sensitivität der Sensoren allgemein durch eine sehr dünne hochbrechende Titandioxid-Beschichtung deutlich steigern. Die hergestellten und funktionalisierten Sensoren wurden hinsichtlich der erzielbaren Sensitivität und Reaktionskinetik charakterisiert. Im Forschungsvorhaben konnte ein Hybridpolymer-optisches Bragg-Gitter-Sensorsystem entwickelt und chemisch funktionalisiert werden, das im Vergleich zu einem unbeschichteten Bragg-Sensor eine bis zu 400-fach stärkere Wellenlängenverschiebung aufweist.

 

Projektfinder
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Forschungsverbünde

In strategisch wichtigen Bereichen werden von der Forschungs­stiftung auch Forschungs­verbünde initiiert und gefördert.

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Projektleitung
Technische Hochschule Aschaffenburg
Arbeitsgruppe Angewandte Lasertechnik und Photonik
Projektpartner
WIKA Alexander Wiegand SE & Co. KG