Abstract: | |
Thema dieser Arbeit ist die additive Fertigung von Materialien aus Halbleiter-
Nanopartikeln, sowie mit Nanopartikeln funktionalisierten, optischen Materialien.
Zur Herstellung von Nanopartikel-basierten Makrostrukturen wurden Cadmiumselenid-
Cadmiumsulfid Quantenpunkte synthetisiert und verwendet. Zur Assemblierung
der Quantenpunkte wurde eine Methode auf Basis der sogenannten Kryogelierung
entwickelt. Dabei wird eine wässrige Nanopartikel-Dispersion mittels flüssigen
Stickstoffs rapide gefroren und anschließen gefriergetrocknet. Das Prinzip
wurde adaptiert, indem ein Kältebad und eine Mikrodosiereinheit für Klebstoffe an
einem kommerziellen dreidimensionalen (3D) Drucker montiert wurden. Für das
verwendete Nanopartikelsystem wurde die dreidimensionale Assemblierung erfolgreich
durchgeführt und ein Bereich optimaler Nanopartikelkonzentration identifiziert,
um zuverlässig stabile Kryoaerogele aus Cadmiumselenid-Cadmiumsulfid
Quantenpunkten herzustellen. Es wurden weitere Arbeiten an der Optimierung des
Drucksystems durchgeführt, sowie zusätzliche Parameter und Anpassungen diskutiert.
Des Weiteren wurden optische Silikone mit ähnlichen Halbleiter-Nanopartikeln, allerdings
mit dünnerer CdS-Schale, funktionalisiert. Zunächst wurde die Einbindung
in eine Matrix aus optischem Silikon so weit entwickelt und ertüchtigt, dass eine stabilere
Integration in Silikon erreicht werden konnte. Die hier gewonnenen Erkenntnisse
wurden in der Entwicklung und Erprobung eines integrierenden optischen Deformationssensors
angewendet und könnten zur Entwicklung verformbarer Roboter
beitragen. Dieser basiert auf der Wechselwirkung eines anregenden Lichtstrahls
mit einem räumlich orientiertenNanopartikel-funktionalisierten-Silikon-Strang und
konnte als Konzept mit eindimensionaler Verformung erprobt werden. Durch die
Detektion des veränderten optischen Spektrums an der Endfacette und dessen Auswertung
kann der Grad der Verformung zuverlässig ermittelt werden. Der so herstellbare
Sensor ist in der Lage, den Biegewinkel ohne Überwachung der Zustandsänderung
zu ermitteln. Das Konzept kann auf drei Dimensionen oder auf flächige
Sensoren übertragen werden.
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Publication type: | DoctoralThesis |
Publishing status: | publishedVersion |
Publication date: | 2024 |
Keywords german: | Additive Fertigung, Halbleiter-Nanopartikel, Kryodruck, Mazeration, Optischer Sensor, enthält Forschungsdaten |
Keywords english: | additive manufacturing, semiconductor nanoparticles, cryoprint, maceration, optical sensor, contains research data |
DDC: | 540 | Chemie |