Von gezielt hergestellten Nanomaterialien für technische Produkte werden zukünftig vielfältige Nutzungsmöglichkeiten und hohe Wachstumsraten erwartet. Der Einsatz dieser Stoffe ist verknüpft mit Verbesserungen von Produkten, neuartigen Einsatzbereichen und reduziertem Materialeinsatz. Auf diesen Seiten finden Sie grundlegende Informationen zu Nanopartikeln, ihren Eigenschaften, Verwendungsmöglichkeiten sowie möglichen Risiken. Die vorliegenden Informationen zu möglichen Wirkungen von neuartigen Nanopartikeln auf Menschen und die belebte Umwelt sind nur unzureichend - die Datenbasis für eine verlässliche Risikoabschätzung reicht derzeit nicht aus. Um die Auswirkungen von Nanopartikeln abschätzen zu können, sind Untersuchungen des gesamten Lebenszyklus der neuen Materialien notwendig, die sich sowohl mit den Transportwegen in der Umwelt, den Expositionspfaden der lebenden Organismen, den toxischen Effekten sowie der Bioverfügbarkeit und der Bioakkumulation beschäftigen. Neuartige Nanomaterialien wie Carbon-Nanotubes (CNT) und Fullerene (Bucky Balls), die bislang in der Umwelt nicht anzutreffen waren, bedürfen hierbei einer besonderen Aufmerksamkeit. Weiterer Aufklärungsbedarf über die toxikologische Wirkungsweise von Nanopartikeln besteht bezüglich der stofflichen Partikel-Zusammensetzung, der Partikelform und der Partikeloberfläche (Coating). Für ultrafeine Stäube im Bereich unterhalb von 1 µm gibt es derzeit keine speziellen gesetzlichen Regelungen. Richt- oder Grenzwerte für die Teilchenkonzentration bzw. Teilchengrößenverteilung kommen erst in Betracht, wenn hierzu toxikologisch aussagefähige Schlussfolgerungen begründet werden können und standardisierte, reproduzierbare Messverfahren festgelegt sind. Aus Vorsorgegründen werden deshalb bei Tätigkeiten mit synthetisch hergestellten Nanopartikeln derzeit technische, organisatorische und persönliche Schutzmaßnahmen vorgeschlagen. LUBW-Bericht "Anwendung von Nanopartikeln" Die Folien eines Fachvortrags sollen einen umfassenden Informationsstand zu technologischen Anwendungen, toxikologischen Aspekten sowie zur Exposition und derzeitigen rechtlichen Situation beim Einsatz von Nanopartikeln vermitteln. Nanotechnologie – Quo vadis (2008) Die Literaturstudie betrachtet verschiedene von der Nanotechnologie betroffene Rechtsbereiche (Chemikalien, Lebensmittel, Arbeitsschutz, Anlagen- und Umweltschutz u.a.) innerhalb der EU. Unterschiedliche Auffassungen darüber, ob die gegenwärtigen rechtlichen Rahmenbedingungen für den Umgang mit Nanotechnologie ausreichen oder ob die vorhandenen Regulierungen an die speziellen Eigenschaften von nanoskaligen Stoffen angepasst werden müssen, werden gegenübergestellt. Die Studie geht auch auf freiwillige Selbstverpflichtungen der Industrie zu Herstellung und Anwendung von Nanomaterialien sowie auf Bestrebungen zur Einführung eines Nanoprodukte-Registers ein. Die Regulierung von Nanomaterialien außerhalb der EU wird an ausgesuchten Beispielen dargestellt. LUBW-Bericht: „Nanomaterialien: Regulierungen (national – international)"
Das Projekt "Reaktionsverhalten von Hochtemperaturaerosolen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Duisburg, Fachbereich 7 Maschinenbau, Institut für Verbrennung und Gasdynamik durchgeführt. Im Mittelpunkt dieses Forschungsvorhabens steht das Reaktionsverhalten von Fullerenen und deren Zerfallsprodukten. Fullerene sind die neben Graphit und Diamant dritte bekannte stabile Modifikation von elementarem Kohlenstoff. Bei Raumtemperatur liegt Fulleren als Pulver vor. Es kann somit in dem am Institut entwickelten Aerosolgenerator dispergiert werden. Das auf diese Weise erzeugte Fullerenaerosol wird anschliessend in einem Stosswellenrohr gasdynamisch auf Temperaturen T Dollar 1500 K aufgeheizt. Die erfolgreichen Messungen zur Pyrolyse von Fulleren C60 wurden als Anlass genommen, die Messtechnik weiter zu verbessern und neben Messung der spektralen Emission auch quantitative Absorptionsbestimmungen durchzufuehren. Die Absorptionsmessungen wurden auf das wichtigste beim Zerfall der Fullerene entstehende Zwischenprodukt, das C2 Molekuel, angewendet. Hierzu wurde ein durchstimmbarer Farbstoff-Ring-Laser auf eine fuer das C2 Molekuel charakteristische Wellenlaenge eingestellt und die Absorption gemessen. Aus der Absorption kann dann bei Kenntnis bestimmter Molekueldaten die tatsaechliche Konzentration im Reaktionssystem berechnet werden. Dieses Verfahren wurde sowohl auf den Zerfall von C60 als auch auf C70 angewendet. Aus diesen Messungen wurde einerseits ein kinetisches Modell des Zerfallswegs entwickelt, andererseits wurden erstmals kinetische Daten bei hohen Temperaturen fuer den thermischen Fullerenzerfall bestimmt. Die hierbei bestimmten Aktivierungsenergien stimmen sehr gut mit Ergebnissen anderer Arbeitsgruppen ueberein, die voellig andere Verfahren benutzten. Das entwickelte Zerfallsmodell erlaubt die Vorhersage der Konzentrationen der beteiligten Stoffe waehrend der zur Verfuegung stehenden Messzeit. Insbesondere kann der zeitliche Verlauf der C2 Konzentration sehr genau berechnet werden.
Das Projekt "Interface properties and electronic structure of thiophene-based materials" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt. Das Hauptziel des Projekts ist ein tieferes Verständnis des elektronischen Verhaltens der aktiven organischen Schichten (Blends) in organischen Solarzellen und ihren Grenzflächen (Elektrode/org. Material und Polymerschicht/Polymerschicht). Die elektronische Eigenschaften der Grenzflächenschlichten und sowie von neuen organischen Materialien werden systematisch abgestimmt. Hierfür werden speziell hergestellte polymere und oligomere Donorkomponeten für Polymer (oder Oligomer)/Fulleren-basierte Donor/Akzeptor-Paare als aktive Schicht in Bulk-Heterojunction'-Solarzellen ausgewählt. Eine systematische Studie soll die Beziehungen zwischen ihrem Wachstum, ihrer Grenzflächeneigenschaften und der daraus resultierenden elektronischen Struktur klären. Ein weiterer Focus des Projekts liegt auf der Stabilität der neuen organischen Materialien und ihrer Grenzflächenschichten unter Normalbedingungen. Der Abbau durch photooxidative Prozesse soll dabei untersucht werden. Die Studien werden unter Zuhilfenahme komplementärer spektroskopischer Techniken durchgeführt, die weit reichende und detaillierte experimentelle Informationen über die physikalischen Eigenschaften der organischen Materialien liefern.
Das Projekt "TECFLAM III - Untersuchung der Bildung sehr grosser polyzyklischer Aromaten (PAH) in Flammen mittels REMPI-Massenspektrometrie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachbereich 7 Chemie, Institut für Physikalische Chemie durchgeführt. Polyzyklische Aromaten (PAH) entstehen bei der unvollstaendigen Verbrennung von Kohlenwasserstoffen. Sie sind Vorlaeufer fuer den Russ, werden aber auch mit dem Abgas ausgestossen. Es werden deshalb in-situ-Messungen der Konzentrationsprofile von PAH im Massenbereich von 200 bis 100 an russenden Flammen verschiedener Brennstoffe ausgefuehrt. Fuer die Messungen werden REMPI-Massenspektrometrie und Hochddruck-Fluessigkeits-Chromatographie eingesetzt. Dabei soll die Bildung von sauerstoffhaltigen PAH und Fullerenen besonders beachtet werden. Der direkte massenspektrometrische Nachweis kleiner Russteilchen wird angestrebt. Ziel ist das Verstaendnis fuer die Aufbau- und Abbaureaktionen bei grossen PAH-Molekuelen, die einerseits zu immer groesseren PAH, zu Fullerenen und zum Russ fuehren und andererseits bei sehr hohen Temperaturen die Zerstoerung der aromatischen Ringsysteme bewirken bzw. ihre Bildung verhindern und zu einer Russverminderung fuehren.
Das Projekt "Teilvorhaben 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Organische Chemie, Lehrstuhl I (Arbeitsgruppe Prof. Dr. Bräse) durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger, hocheffizienter organischer Solarzellen durch den systematischen Aufbau periodischer supramolekularer Donor-Akzeptor Netzwerke. Dieses soll durch ein Konsortium aus Materialwissenschaftlern im Hochschul- (Universität Karlsruhe, Institut für Organische Chemie, AK Bräse und Lichttechnisches Institut, Ak Lemmer) und Industiebereich (cynora GmbH) erreicht werden. Der Industrie-Partner besitzt Katalyse-Know-How, das für die Optimierung der Herstellungsprozesse der lichtabsorbierenden Donormoleküle von zentraler Bedeutung ist. Im Hochschulbereich besitzt der Arbeitskreis Bräse weitreichende Erfahrung auf dem Gebiet verschiedener starrer Grundgerüste auf Fullerenbasis. Das Know-How zur Darstellung sechsfach substituierter Fulleren-Akzeptormoleküle, deren Eigenschaften ganz gezielt manipuliert werden können, ist vorhanden. Ausgehend hiervon ist eine gesteuerte Kristallisation zur Ausbildung organischer Netzwerke aus Donor- und Akzeptormolekülen basierend auf molekularer Selbsterkennung möglich. Der zweite Hochschulpartner, der Arbeitskreis Lemmer, bietet umfangreiches Wissen auf dem Gebiet der visuellen Informationstechnik und Optoelektronik. Dies beinhaltet insbesondere die Expertise zur Technologieentwicklung im Bereich organischer Halbleiterbauelemente im hauseigenen Technologie-Labor, Mikrostrukturierung, Entwicklung opto-elektronischer Systeme und die Simulation der elektrischen Eigenschaften optoelektronischer Bauelemente auf Basis organischer Halbleiter.
Das Projekt "Einstellung der optischen und Ladungstransporteigenschaften von elektronarmen Phase in polymeren Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Wuppertal, Fachgruppe Chemie und Biologie, Arbeitsgruppe Makromolekulare Chemie durchgeführt. The proposed work aims at the understanding and the advancement of the photovoltaic properties of polymer-based organic solar cells by optimizing the electron-transport properties of the electron-accepting phase. Novel 'low bandgap' electron-accepting copolymers based on naphthalenebisimide with improved electron mobility will be synthesized. The HOMO and LUMO energy levels of these copolymers are designed for a combination with well-established electron-donating polymers such as poly(3- hexylthiophene) (P3HT). Electron-transport in the pure polymer and in the blend will be studied and related to the photovoltaic device performance. In order to optimize the optical and electron-transporting properties of these bulk-heterojunction devices, ternary blends comprising an electron-donating polymer, an electron accepting polymer and the well-known soluble fullerene PCBM will be investigated with respect to morphology, charge transport and solar cell properties. Hereby, the adjustment of the LUMO level of the acceptor-polymer with respect to the energetical structure of PCBM by chemical design will be one important task of this project. By using acceptor polymers with low bandgap, wide spectral coverage is envisaged. Finally, the influence of additives as block copolymers or low molecular weight softeners (and surfactants) on the morphology of polymer-polymer blends will be investigated, with the goal to develop novel approaches towards polymer blends with high charge carrier dissociation and extraction efficiencies.
Das Projekt "Teilvorhaben: Herstellung effizienter NFA-basierter OPV-Module und Demonstratoren mittels Rolle-zu-Rolle-Druck" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ARMOR solar power films GmbH - Abteilung Forschung & Entwicklung durchgeführt. Das Verbundvorhaben NFA4R2ROPV hat das ehrgeizige Ziel, die Technologie für die großflächige drucktechnische Herstellung hocheffizienter organischer Photovoltaik (OPV) auf Basis von Nicht-Fulleren-Akzeptoren (NFAs) bereitzustellen. Wenngleich NFA-basierte OPV mit einer Effizienz von bis zu 15% in der Literatur demonstriert wurden, muss diesbezüglich festgehalten werden, dass solch hohe Effizienzen im Labormaßstab auf einer sehr kleinen Zellfläche von wenigen Quadratmillimetern realisiert wurden. Zudem wurden bei der Bauteilherstellung giftige oder schädliche, chlorierte Lösemittel eingesetzt. Stand der Technik bei der industriellen Herstellung von gedruckter OPV ist jedoch die Verwendung ungefährlicher und unbedenklicher Lösungsmittel. Das vorliegende Projekt wird sich die jüngsten Fortschritte im Bereich NFA-basierter OPV zu Nutze machen und kleine Moleküle als Donoren und Akzeptoren zur Herstellung der aktiven Schicht von OPV-Bauteilen einsetzen, um auf diese Weise deren Effizienz und Stabilität zu verbessern. Das Teilvorhaben der OPVIUS GmbH beinhaltet zunächst eine Bewertung von NFA-basierten Materialsystemen aus unbedenklichen Lösemitteln im Hinblick auf deren Einsetzbarkeit in einem drucktechnischen, industriellen R2R-Herstellungsverfahren. Des Weiteren werden bei OPVIUS vielversprechende Materialsysteme im Labor auf Modulebene getestet und die entsprechenden Abscheideprozesse optimiert. Im Vordergrund steht hier die Bewertung der Effizienz und Lebensdauer der NFA-basierten Module im Vergleich zum aktuellen Stand der Technik. Im nächsten Schritt werden die besten identifizierten Materialsysteme vom Labor in den R2R-Maßstab transferiert. Im Fokus steht hier insbesondere eine hohe Prozessrobustheit, d.h. eine geringe Schwankungsbreite in der Modulperformance und eine hohe Ausbringung an Modulen gemäß den definierten Anforderungen. Schlussendlich wird OPVIUS für Demonstrationszwecke großflächige Module auf Basis neuartiger NFA-basierten Materialsysteme fertigen.
Das Projekt "NANO-Transfer: Transfer kohlenstoffbasierter Nanomaterialien in der aquatischen Umwelt - Verbleib, Effekte, Bioakkumulation, Nahrungsnetzübertragung, Schadstofftransport und Einsatz in der Remediation belasteter Gewässer" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Ökosystemanalyse und -bewertung an der RWTH Aachen e. V. durchgeführt. In Zukunft wird eine erhöhte Produktion von industriell gefertigten kohlenstoffbasierten Nanomaterialien (C-MNMs) erwartet, weswegen der Eintrag dieser in die Umwelt berücksichtigt werden muss. Die Aufnahme von dispergierten Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) und Fullerenen wurde bereits in pelagischen und benthischen Süßwasserorganismen erforscht, jedoch fehlen hier quantitative Daten zur chronischen Toxizität und zur Bioakkumulation. Unser Konsortium bestehend aus sechs Partner aus drei Ländern (Deutschland, Rumänien und Spanien) will die Wissenslücken hinsichtlich der Auswirkungen von synthetischen Nanomaterialien auf die Umwelt zu schließen. Dazu werden das Verhalten und der Verbleib von C-MNMs und deren Auswirkungen in verschieden komplexen aquatischen Systemen untersucht. Ziel ist es, Langzeitwirkungen von C-MNMs alleine und in Kombination mit relevanten organischen Chemikalien (i.e. Biozid Triclocarban, Weichmacher Bisphenol A) zur Berücksichtigung von möglichen 'Trojan horse'-Effekten zu untersuchen.
Das Projekt "Entwicklung funktioneller konjugierter Materialien als photoaktive Schichten und Elektroden für organische Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von neuen konjugierten Halbleitern mit Funktionalitäten die auf die organische Photovoltaik zugeschneidert sind. Der Meilenstein für dieses Materialentwicklungsprojekt ist die Herstellung von Testmustern von Solarzellen mit einer Effizienz über 5 v.H.. Das Projekt ist in 6 Phasen zu je 6 Monaten unterteilt. Am Ende jeder Phase gibt es zu jedem Arbeitspaket einen Meilenstein, der zu erfüllen ist. Die Schwerpunkte sind: 1) Anforderungsprofil an PV Materialien 2) Optimierung bestehender Materialien 3) Innovative Elektroden 4) Fullerene freie Solarzellen 5) Demonstration effizienter Solarzellen 6) Demonstration stabiler Solarzellen Es ist grundsätzlich beabsichtigt, alle schutzfähigen Ergebnisse des Projektes durch geeignete Schutzrechtsanmeldungen abzusichern. Siemens besitzt die personellen und apparativen Voraussetzungen für die Bewältigung der anstehenden weiteren Entwicklungen, bzw. kann diese Voraussetzungen schaffen. Die wirtschaftliche Anschlussfähigkeit hängt von der Übereinstimmung der erzielten technischen Eigenschaften und des möglichen Materialpreises mit den vom Markt geforderten Eigenschaften ab.
Das Projekt "Entwicklung funktioneller konjugierter Materialien als photoaktive Layer und Elektroden für organische Solarzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Organische Chemie durchgeführt. Solarzellen auf organischer Basis stellen eine kostengünstige Alternative zu herkömmlichen inorganischen Halbleitern dar. Die Organische Photovoltaik bietet hervorragende Voraussetzungen für eine umweltfreundliche Energiegewinnung mit low cost Polymer-Solarzellen. Polymere Fullerenderivate eignen sich nach dem Stand der Technik besonders für diese Solarzellen. Zur Durchführung des Projektes werden neue Materialien entwickelt und charakterisiert. Die Fulleren-Muster sollen erhöhte Transporteigenschaften aufweisen und deren Aggregation bzw. Verteilung wird mittels AFM untersucht. Im weiteren Verlauf sollen polymere Fullerene und solubilisierte Nanotubes synthetisiert, charakterisiert und nach einer komplexen Reinigung (HPLC) in Devices eingearbeitet werden. Die Darstellung der verschiedenen Verbindungen soll in ausreichenden Mengen erfolgen, um die Herstellung der Testzelle mit einer 5-prozentigen Effizienz und einer Lebensdauer von ca. 5000 Stunden zu ermöglichen. Die von uns bereitgestellten organischen Materialien werden im Erfolgsfall in Form der Solarzellen von den Vertragspartnern patentiert.
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| Bund | 23 |
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| Förderprogramm | 23 |
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