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Beeinflussung der optischen Eigenschaften von Polymeren allein durch Temperatur und Bestrahlung

Beispiele für simulierte Polymerketten
Beispiele für simulierte Polymerketten im Raum (links simulierte Anfangsformation, rechts Analyse einzelner Ketten)

Am Fachgebiet für optische Nachrichtentechnik und Messtechnik von Prof. Bunge werden seit Jahren optische Fasern, insbesondere Polymerfasern für die Kurzstreckenkommunikation in Autos oder Rechenzentren, charakterisiert und weiterentwickelt. Dazu besteht u.a. eine langjährige Zusammenarbeit mit dem Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen und mehreren industriellen Partnern, mit denen Polymerfasern in neuartigen, deutlich einfacheren und ökologischeren Prozessen gefertigt werden. Normalerweise erhalten Fasern ihre speziellen optischen Eigenschaften durch Hinzufügen von speziellen chemischen Komponenten, sog. Dotierstoffen, die oft teuer, gefährlich in der Handhabung und ökologisch bedenklich sind. In den entwickelten Fertigungsprozessen werden die optischen Eigenschaften ausschließlich durch spezielle Temperaturbehandlung erreicht.

In einem neuen Forschungsprojekt, das aktuell startet und von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert wird, wird die Kontrolle der optischen Eigenschaften von Polymeren etwas allgemeiner und fundamentaler untersucht. Es soll betrachtet werden, was genau bei der Abkühlung von optischen Polymeren geschieht und wie durch Heiz- oder Kühlzyklen sowie durch zusätzliche Bestrahlung von bspw. UV-Licht die Vernetzung der Polymerketten sowie deren räumliche Anordnung kontrolliert werden kann. Damit ließen sich dann u.a. die optische Dichte, die Brechzahl, des Polymers lokal ändern, was neben der Herstellung von Fasern auch planare optische Strukturen durch einfaches Einschreiben in ein bestehendes oder aufzubringendes Material ermöglichen würde. Diese optischen Strukturen könnten Licht leiten zur Kommunikation, aber auch als optische Sensoren dienen oder einfach Licht zu den Seiten abgeben und als spezielle Lichtquelle dienen.

Die Einsatzmöglichkeiten sind vielfältig und reichen vom Automobilsektor über klassische Elektronik bis hin in die Möbelfertigung. Dazu muss allerdings den Polymeren noch weiter auf den Grund gegangen werden. In Leipzig wird damit schon jetzt begonnen.

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