Temperaturen auf Luftfahrzeugen mithilfe anorganischer Farbe messen
Marlies Maroka hat eine Farbe mit anorganischen Leuchtpigmenten entwickelt, die Temperaturen bis 475 Grad Celsius messen kann. Das Ergebnis wird nun vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geprüft.
Marlies Maroka mit Prof. Dr. Thomas Jüstel, der die Arbeit betreut hat. (Foto: FH Münster/Frederik Tebbe)
Für ihre Arbeit hat Marlies Maroka den Hochschulpreis der FH Münster erhalten. (Foto: FH Münster/Frederik Tebbe)
Welchen Temperaturen sind Flug- oder Raumfahrzeuge ausgesetzt, wenn sie in vielen Kilometern Höhe im Einsatz sind? Mit dieser Frage beschäftigt sich das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) – und hat sich dazu an Prof. Dr. Thomas Jüstel gewandt, Dekan am Fachbereich Chemieingenieurwesen unserer Hochschule und unter anderem Experte für experimentelle Leucht- und Farbpigmente. Jüstel wiederum gab die Frage weiter an seine Studentin Marlies Maroka als potenzielles Thema für ihre Bachelorarbeit: Könnte eine mit einem speziellen auf UV-Strahlung reagierenden Leuchtstoff versehene Farbe, die auf die Flugkörper aufgetragen wird, dabei helfen, die Temperaturen in der Höhe zu messen? Maroka hat einen Weg gefunden – und für ihre ausgezeichnete Arbeit den Hochschulpreis der FH Münster erhalten.
„Die Idee der Farbe ist: Je wärmer zum Beispiel die Tragfläche eines Flugzeugs wird, desto schwächer leuchtet sie unter Bestrahlung mit UV-Licht“, erklärt Maroka. „Die Emissionsintensität kann dann einer Temperatur zugeordnet werden.“ Denn zwar sei es sehr wohl möglich, mit Sensoren die punktuelle Temperatur eines Bauteils des Flugkörpers zu messen, jedoch nicht die einer gesamten Fläche. „Wir sind dann mithilfe der Leuchtfarbe in der Lage, ein Temperaturprofil zu erstellen.“
Um die Farbe herzustellen, vermengte Maroka den Leuchtstoff mit einem Bindemittel. Doch dazu musste sie zunächst herausfinden, welcher Leuchtstoff am besten für die Farbe geeignet wäre. „Organische Leuchtstoffe, wie sie schon seit einiger Zeit von Professor Prof. Schäferling und seinem Team am Fachbereich Chemieingenieurwesen entwickelt werden, halten nur eine Temperatur von etwa 100 Grad Celsius aus. Deshalb fiel meine Wahl auf einen anorganischen Stoff, der hitzebeständiger ist und bis zu 475 Grad Celsius stabil ist“, erklärt die Absolventin. Im Labor für anorganische und allgemeine Chemie auf dem Steinfurter Campus hat sie deshalb ein anorganisches Leuchtpigment mit Eu2+ – Europium – als lichtemittierende Komponente synthetisiert, das eine hohe Emissionsintensität aufweist, also bei UV-Bestrahlung stark leuchtet. „Ich habe den Stoff anschließend untersucht, charakterisiert und dem DLR vorgestellt. Daraufhin habe ich untersucht, mit welchem Mischverhältnis sich die Farbe am besten herstellen lässt und schließlich ihre Eigenschaften geprüft.“ Das Ergebnis: Die neonorange Emissionsfarbe eignet sich und wird jetzt im Windkanal des DLR in Göttingen unter simulierten Bedingungen getestet.
Für Maroka ist das Thema zunächst abgeschlossen. Sie hat dem DLR aber Empfehlungen für das weitere Vorgehen gegeben, das Zentrum wiederum hält sie beim Fortschritt des Projekts auf dem Laufenden. „Für die Zukunft wäre es wichtig, die Leuchtstoffe zu beschichten, bevor sie mit dem Bindemittel zur Farbe vermengt werden“, erklärt sie. „Denn Stoff und Bindemittel können miteinander reagieren. Durch die Beschichtung könnten die Temperaturwerte noch genauer bestimmt werden.“
Die 23-Jährige bleibt der FH Münster auch nach ihrem Bachelor erhalten. Derzeit setzt sie ihr Studium im Master Chemical Engineering auf dem Steinfurter Campus fort und forscht als wissenschaftliche Hilfskraft weiterhin in ihrem Fachbereich. „Ich möchte so viel wie möglich aus meinem Studium mitnehmen“, sagt Maroka. „Nur sehr selten bekomme ich Abschlussarbeiten auf meinen Tisch, die derart hochspannende und umfassende Ergebnisse liefern! Daher werden wir Frau Maroka und das Projekt weiterhin unterstützen sowie gemeinsam mit Kollege Schäferling die Zusammenarbeit mit dem DLR fortführen“, resümiert Jüstel.