ERC Advanced Grant für Forscher des KIT

Neuartige Nanotinten für maßgeschneiderte und kostengünstige thermoelektrische Generatoren (TEGs): ERC-Förderprojekt von Uli Lemmer mit 2,4 Millionen Euro

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Bild: Ein Erfolg für KIT-Ingenieur Uli Lemmer: Der ERC zeichnet ihn mit einem Advanced Grant aus.mehr sehen

Bildnachweis: Markus Breig, KIT

Der Europäische Forschungsrat (ERC) zeichnet den Optoelektronik-Ingenieur Uli Lemmer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit einem Advanced Grant aus. Ziel des Projekts ORTHOGONAL ist die Entwicklung und Erprobung eines kostengünstigen und skalierbaren Prozesses zur Herstellung thermoelektrischer Generatoren (TEGs). TEGs wandeln Umgebungswärme direkt in elektrische Energie um und bieten vielfältige Möglichkeiten zur Rückgewinnung ungenutzter Abwärme. Ebenso können Sensoren für das Internet der Dinge (IoT) und tragbare elektronische Geräte (Wearables) nachhaltig mit Energie versorgt werden. Der ERC fördert das Projekt in den nächsten fünf Jahren mit 2,4 Millionen Euro.

„Uli Lemmer treibt seit vielen Jahren neue Technologien für eine nachhaltige und ressourcenschonende Gesellschaft voran“, sagt KIT-Vizepräsident Forschung Professor Oliver Kraft. „Seine Projekte in der gedruckten Elektronik verbinden erstklassige Materialforschung mit neuen Konzepten für elektronische Komponenten. Ich freue mich sehr, dass der ERC ihn für seine exzellente Forschung mit einem Advanced Grant ausgezeichnet hat.“

Thermoelektrische Generatoren aus der Druckmaschine

Mit dem Projekt „Origami inspirierte thermoelektrische Generatoren durch Drucken und Falten“, kurz ORTHOGONAL, konzentriert sich Professor Uli Lemmer, Leiter des Lichttechnischen Instituts (LTI) des KIT, auf ein neues Verfahren zur Herstellung von TEGs. Diese können die Abwärme von Industrieprozessen, Kraftwerken, Heizungsanlagen oder Geothermie direkt in elektrische Energie umwandeln. „TEGs sind ein wirksamer Hebel zur Steigerung der Energieeffizienz und versorgen gleichzeitig die Milliarden von Sensoren, die in unserer digitalisierten Wirtschaft und Gesellschaft zum Einsatz kommen“, erklärt Lemmer. Bisher können TEGs nur in aufwändigen Herstellungsprozessen aus Einzelteilen hergestellt werden. Um sie für Anwendungen im Mikrometer- bis Quadratmeterbereich skalierbar zu machen, nutzen Lemmer und sein Forschungsteam Drucktechnologien.

Inspiriert von der japanischen Kunst des Papierfaltens

Im Projekt ORTHOGONAL wollen sie anorganische Nanokompositmaterialien mit hoher Effizienz erforschen und für gedruckte Elektronik nutzbar machen. Im ersten Schritt werden die pulverförmigen Nanopartikel zu druckbaren Tinten verarbeitet, die auf ultradünne Substrate aufgetragen, verschmolzen und durch photonisches Sintern, also gepulstes Licht, ausgehärtet werden. Im zweiten Schritt wird die entstandene 2D-Folie wie beim Origami in die gewünschte 3D-Geometrie gefaltet.

Maßgeschneiderte TEGs für individuelle Anwendungen

„Das neue Verfahren macht die Produktion nicht nur kostengünstig und skalierbar. Es ermöglicht auch die Produktion einer neuen Generation maßgeschneiderter TEGs, die sich als Einzelkomponenten an die jeweiligen Anwendungen anpassen“, sagt Lemmer. Diese reichen vom Einsatz in Wearables wie Fitnessarmbändern über smarte Industriesensoren und Heizungsventile bis hin zu Wärmetauschern. Bis zum Ende der fünfjährigen ERC-Förderung will Lemmer zwei Demonstratoren entwickelt haben: einen für den kleinflächigen Einsatz in einem energieautarken Sensorknoten und einen weiteren für den großflächigen Einsatz in einem Wärmetauscher. Der 58-jährige Experte kann auf mehr als dreißig Jahre Erfahrung mit Festkörper-Halbleiterbauelementen, mehrere Patente und einen Proof of Concept für die thermoelektrischen Materialien und das Gerätedesign bauen.

ERC Advanced Grants 2022

Mit den ERC Advanced Grants fördert der Europäische Forschungsrat (ERC) etablierte Spitzenforscher mit herausragenden wissenschaftlichen Leistungen, die neue Forschungsgebiete erschließen wollen. Maßgeblich für die Bewertung sind die wissenschaftlichen Arbeiten der letzten zehn Jahre vor der Bewerbung. An der Ausschreibung 2022 beteiligten sich 1647 Forschende. Der ERC vergab Advanced Grants für insgesamt 218 herausragende Forschungsprojekte in 20 Ländern mit einem Gesamtfördervolumen von 544 Millionen Euro, 37 davon gingen an deutsche Universitäten und Forschungseinrichtungen. Die Erfolgsquote liegt bei 13,2 Prozent.

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Als „Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft“ schafft und vermittelt das KIT Wissen für Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, wesentliche Beiträge zu den globalen Herausforderungen in den Bereichen Energie, Mobilität und Information zu leisten. Dafür arbeiten rund 9.800 Mitarbeiter in einem breiten Spektrum an Disziplinen in den Naturwissenschaften, Ingenieurwissenschaften, Wirtschaftswissenschaften sowie den Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Das KIT bereitet seine 22.300 Studierenden mit forschungsorientierten Studiengängen auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Innovationsbemühungen am KIT schlagen eine Brücke zwischen wichtigen wissenschaftlichen Erkenntnissen und ihrer Anwendung zum Wohle der Gesellschaft, des wirtschaftlichen Wohlstands und der Erhaltung unserer natürlichen Lebensgrundlagen. Das KIT gehört zu den deutschen Exzellenzuniversitäten.

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