Bachelorarbeit oder Masterarbeit
© IKVThema der Arbeit:
Die Dekarbonisierung stellt eine zentrale Maßnahme zum Schutz des Klimas und zur Begrenzung der Folgen des Klimawandels dar. Vor diesem Hintergrund ist die Erforschung alternativer Prozessgase für plasmabasierte Technologien von besonderer Bedeutung. Insbesondere der Einsatz von CO₂ als Prozessgas bietet das Potenzial, einerseits zur Nutzung beziehungsweise Verwertung klimarelevanter Gase beizutragen und andererseits funktionale Barriereschichten, beispielsweise zur Hemmung der Sauerstoffpermeation, zu entwickeln.
Die Abscheidung funktionalisierter Schichten mittels plasmabasierter Verfahren ermöglicht eine gezielte Modifikation der Oberflächenstruktur von Kunststoffen. Auf diese Weise können die Permeationseigenschaften gegenüber verschiedenen Molekülen präzise eingestellt werden, was insbesondere im Bereich von Verpackungsmaterialien von großer Bedeutung ist. Gleichzeitig eröffnet dieser Ansatz das Potenzial, die Rezyklierfähigkeit entsprechender Materialien zu verbessern.
In diesem Zusammenhang kann der Einsatz siliziumbasierter Monomere in einem Plasmaprozess einen wesentlichen Beitrag leisten. Aufgrund der äußerst geringen Schichtdicken im Nanometerbereich sowie der charakteristischen chemischen Zusammensetzung dieser Beschichtungen wird die stoffliche Wiederverwertung der Kunststoffe nur in geringem Maße beeinflusst. Dadurch können funktionale Barriereeigenschaften realisiert werden, ohne die Recyclingfähigkeit der zugrunde liegenden Materialien maßgeblich zu beeinträchtigen.
Zielsetzung:
Im Rahmen dieser Arbeit wird eine funktionale Barriereschicht unter Verwendung von CO₂ als Prozessgas entwickelt. Zu Beginn erfolgt eine umfassende Literaturrecherche, um den aktuellen Stand der Forschung hinsichtlich des Einsatzes von CO₂ als Prozessgas in plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidungsprozessen (PECVD) zu analysieren.
Anschließend erfolgt eine Einarbeitung in den institutseigen entwickelten LAMPS-Reaktor. Auf Basis der Literaturrecherche wird ein geeigneter Versuchsplan erstellt, der als Grundlage für die experimentellen Arbeiten dient. Im weiteren Verlauf werden Experimente im Reaktor durchgeführt, um Barriereschichten auf Kunststoffsubstraten abzuscheiden und deren Eigenschaften gezielt zu untersuchen.
Die Leistungsfähigkeit der entwickelten Barriereschichten wird anschließend anhand der Sauerstofftransmissionsrate (OTR) bewertet und mit bestehenden Barrieresystemen verglichen. Abhängig vom Umfang der Arbeit kann zudem eine Variation der CO₂-Konzentration im Prozessgas vorgenommen werden, um den Einfluss auf die resultierende Schichtchemie sowie auf die Barriereeigenschaften zu untersuchen. Ziel ist es dabei auch, eine erste Abschätzung hinsichtlich möglicher wirtschaftlicher und prozesstechnischer Potenziale dieses Ansatzes zu ermöglichen.
Natürlich helfe ich dir dabei, dich in das umfangreiche Themenfeld der Plasmabeschichtungen einzuarbeiten und nehme dabei Rücksicht auf deine kreativen Ideen. Eine enge Betreuung, insbesondere bei Abschlussarbeiten, ist für mich essentiell und Grundlage für deinen erfolgreichen Abschluss.
Deine Aufgaben:
| Für eine Bachelorarbeit bearbeitest du folgende Aufgabenstellungen: | Zusätzlich für eine Masterarbeit bearbeitest du: |
| Durchführung einer Literaturrecherche zum Einsatz von CO₂ in PECVD Prozessen | Analyse des Einflusses der CO₂-Konzentration im Prozessgas auf die Performace der Barriereschicht |
| Entwicklung und Validierung funktionaler Barriereschichten mittels Sauerstofftransmissionsrate | Wirtschaftlichkeitsanalyse im Vergleich zu sauerstoffbasierten Prozessen |
Selbstverständlich werden der konkrete inhaltliche Umfang sowie der Zeitplan der Abschlussarbeit in Abstimmung mit dir individuell festgelegt, wobei insbesondere deine Vorkenntnisse berücksichtigt werden.
Dein Profil:
- Technisches oder naturwissenschaftliches Studium (Allgemeiner Maschinenbau Wirtschaftsingenieurwesen, Materialwissenschaften, Umweltingenieurwissenschaften, Angewandte Chemie, Angewandte Polymerwissenschaften)
- Lernbereitschaft für die Einarbeitung in neue Problemstellungen rund um die Plasmatechnik
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Erste Erfahrungen in einem Laborumfeld sind wünschenswert, aber nicht notwendig
Die AG Plasma bietet dir ein offenes, junges Team, in dem du und deine Fähigkeiten im Zuge deiner Abschlussarbeit wachsen können, mit klaren Zielen und abwechslungsreichen Aufgaben. Wenn du daran Interesse hast, die Kunststofftechnik mit deinen kreativen Ideen mitzugestalten, melde dich sehr gerne bei mir!