Smart Glas für Tageslichtlenkung, Energiesparen und Gesundheit: Nachhaltigkeit und Klimaschutz (Sunniness); Teilvorhaben: Upscaling und Technologiedemonstration

Abstract

Im vorliegenden Sunniness Projekt wurde die Hochskalierung des MEMS Smart Glass von kleinen Flächen auf größere Fläche von ca. 1 m² erforscht. Das Vorhaben zielte auf die Hochskalierung besonders bei der lithographischen Belichtung von großflächigem MEMS Smart Glass ab. Dazu wurde eine Lithographie-Anlage designt, aufgebaut und mit ihr Mikrospiegel-Arrays technologisch hergestellt und charakterisiert. Die Machbarkeit und die Reproduzierbarkeit des großflächigen MEMS Smart Glass wurde durch die erfolgreiche lithografische Strukturierung und Ätzung von Metallschichten sowie die Herstellung und Aktuierung von Mikrospiegelarrays im großflächigen Format von ca. 1 m² in mehreren Scheiben demonstriert. Anhand des erfolgreich entwickelten Steuerungssystems können alle 28 Subfelder in einer Scheibe des MEMS Smart Glass einzeln bzw. in Gruppen angesteuert werden. Damit wurde im vorliegenden Projekt aktuell das international größte MEMS Array / MEMS Smart Glass realisiert. Allerdings sind die Isolationsschicht, die Homogenität sowie die Planarisierung der Mikrospiegel bis zum Projektende noch Herausforderungen. Diese Aspekte sind entscheidend für die Funktionalität des MEMS Smart Glass und stellen ein Risiko für das angestrebte Ziel der Energieeinsparung dar. Diese Probleme sollen über das bewilligte Anschlussprojekte Sunexpress (FöKZ: 13N15741A) gelöst werden. Während der Projektlaufzeit wurden 18 wissenschaftliche Publikationen über die Forschungsergebnisse des Projekts mit dem Verbundspartner INA, Universität Kassel, gemeinsam veröffentlicht. Die Forschungsergebnisse wurden auf 4 internationalen Konferenzen präsentiert und es wurden 3 Patente angemeldet (davon 2 sind erteilt). Außer der Anwendung im Gebäudetechnik und Mobilsystem etabliert sich die MEMS Smart Glass Technologie mehr und mehr zu einer Plattform-Technologie für die folgenden Bereiche: i) Lasersicherheitstechnik: Schutz von Sicherheitssystem vor Attacken durch Laserlicht, ii) Endoskopie: Ringshutter mit Subfeldadressierung für die medizinische Analytik, iii) Mikroskopie: Ringshutter mit subfeldadressierung für die optische Mikroskopie und die Interferenz-Mikroskopie zur Messung von Mikro- und Nanostrukturen im additiven Fertigungsverfahren und 3D Druckverfahren, iv) Leichtbau-Technik: Selbstassembling von Ultraleichten metallischen vielfach-Blattstrukturen mit Hilfe des Casimir-Effekts, haben sich neue attraktive Verwertungsmöglichkeiten ergeben. Die Plattformtechnologie festigte dabei seine Attraktivität in Richtung Green-Tech. v) High-resolution 3D LiDAR für autonomes Fahren, vi) AR/VR Displays und intelligente Sensoring System