Die Fensterscheibe, die Glasflasche, das Cerankochfeld oder das Smartphone-Display – „Glas ist überall – seit der ersten bewussten Herstellung vor ungefähr fünftausend Jahren hat es eine erfolgreiche Karriere hingelegt und ist wegen seiner Formbarkeit und besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften ein Universalwerkstoff“, meint Jun.-Prof. Sindy Fuhrmann. Die Juniorprofessorin schaut sich das Material genau an, um die atomare Struktur und deren Systematik zu verstehen. Dafür greift sie auf verschiedene Analysetechniken basierend auf Diffraktometrie und Spektroskopie zurück und kombiniert diese. „Je nachdem wie Glas hergestellt wurde, besteht es aus mehr oder weniger ungeordneten atomaren Strukturen, wie zum Beispiel verschieden großen Käfigen oder Kanalstrukturen“, erklärt die Mineralogin. Am Freiberger Hochdruck-Forschungszentrum möchte sie außerdem untersuchen, wie sich Glas und amorphe Materialien unter extremen Bedingungen verhalten. „Diese Erkenntnisse können wir nutzen, um den Glaszustand zu verstehen und in Modellen noch besser zu beschreiben“, so Jun.-Prof. Sindy Fuhrmann.
Neue Ansätze für Anwendung und Recycling
Neben den Grundlagen des Materials interessiert Jun.-Prof. Sindy Fuhrmann auch, wie sich unterschiedliche Gläser in der Formgebung verhalten. So untersucht sie beispielsweise in aktuellen Forschungsprojekten mit der Professur für Additive Fertigung und internationalen Partnern, ob und wie Glas in der Additiven Fertigung eingesetzt werden könnte. „Aufgrund der hohen Schmelztemperatur, interner Spannungen im Material und dem schwachen Zusammenhalt der Schichten, sind die Hürden, den Werkstoff im 3D-Druck einzusetzen derzeit noch hoch – hier setzen wir nun an“, sagt die Expertin.
„Dass Glas gut recycelt werden kann, kennen viele vom Gang zur Glassammelstelle mit den drei Einwürfen für die verschiedenen Farben“, schmunzelt die Alumna der TU Bergakademie Freiberg. „Mehrweg-Glas kann einfach und hygienisch gewaschen werden. Bei Einwegbehältern aus Glas können mehr als 80 Prozent der Glasscherben eingeschmolzen und wiederverwendet werden“, so Jun.-Prof. Sindy Fuhrmann. „Interessante Forschungsfragen ergeben sich insbesondere bei der Wiederaufbereitung veredelter Gläser, wie beispielsweise mit Anti-Reflex-Schichten von Photovoltaik-Anlagen oder Verbundgläsern.“
Natur- und Ingenieurwissenschaften im Studium kombinieren
Studierende verschiedener Studiengänge beschäftigen sich mit dem Werkstoff Glas: Im Teilstudiengang Technologie und Anwendung nichtmetallischer Werkstoffe (Teilstudiengang vom Bachelor of Science Engineering) und im Diplom und Master Keramik, Glas- und Baustofftechnik. „Sie erwerben fächerübergreifende Kompetenzen und bekommen einen Einblick in die interdisziplinäre Forschung am Werkstoff Glas und können verschiedenste Vorerfahrungen einbringen“, so die Juniorprofessorin.
„Ich freue mich, wenn sich interessierte Studierende direkt bei mir melden oder sich auf eine der aktuellen Projekt-Ausschreibungen am Institut bewerben.“ Im kommenden Sommersemester bietet Jun.-Prof. Sindy Fuhrmann ein freies Wahlmodul „Strukturelle Prinzipien fester Materie“ bei dem Studierende aller Studiengänge Struktur-Eigenschafts-Korrelationen der verschiedenen Materialklassen und insbesondere des Werkstoffs Glas kennenlernen und begreifen können.