31.08.2018

Dreidimensionale Strukturen nachstellen, Prozesse visualisieren: Manchmal braucht es nur ein bisschen Kreativität.

Dreidimensionale Strukturen nachstellen, Prozesse visualisieren: Manchmal braucht es nur ein bisschen Kreativität.

Quelle: BAM

Prof. Dr. Christiane Stephan-Scherb ist Juniorprofessorin an der FU Berlin und erforscht Hochtemperaturkorrosion in der Abteilung Werkstofftechnik an der BAM. Die studierte Mineralogin überträgt ihre Erfahrungen aus der Arbeit an Solarzellen auf ein klassisches Feld der Materialwissenschaften: Korrosionsforschung.

Frau Prof. Dr. Stephan-Scherb, woran forschen Sie im Moment?

Ich bearbeite hier ein sehr klassisches Thema. Eigentlich komme ich aus der Solarenergieforschung aber im Moment beschäftige ich mich mit Hochtemperaturkorrosion. Ich untersuche, was mit Hochleistungsmaterialien unter dem Einfluss reaktiver Gase bei hohen Temperaturen passiert. Konkret bedeutet das: Ein heißes reaktives Gas, beispielweise SO2, also Schwefeldioxid reagiert mit Metall, beispielsweise in einem Kraftwerk. An den Grenzflächen finden dann bei Temperaturen höher 500 Grad Korrosionsreaktionen statt. Beim Korrodieren wachsen dünne Schichten auf dem Stahl auf und gleichzeitig frisst sich die Reaktion in das Material herein und schädigt es. Wir schauen uns die so entstehenden dünnen Schichten genau an. Wir wollen das frühzeitige Stadium der Korrosion besser verstehen, um genauere Aussagen über das Korrosionsverhalten der Materialien treffen zu können.

Warum ist es wichtig, genauere Voraussagen über das Korrosionsverhalten treffen zu können?

Durch Korrosion entstehen jährlich enorme Kosten und Gefahren. Wenn z.B. Überhitzerrohre platzen und es einen erheblichen Schaden gibt, ist das oftmals auf Korrosion zurückzuführen. Es ist ein extrem wichtiger Bereich, der traditionell auch gut erforscht wird. Wir wollen aber noch besser verstehen, wie Materialien designt sein müssen, um Korrosion zu vermindern. Im besten Fall können wir so Empfehlungen geben wie Legierungen maßgeschneidert sein sollten, um in der jeweiligen Einsatzatmosphäre schützende Schichten zu bilden.

Welchen Forschungsansatz bringen Sie als Mineralogin dabei ein?

Die Korrosionsforschung hat an der BAM eine lange Tradition. Wir schauen uns ein paar neue Aspekte an. Wir nähern uns dem Korrosionsprozess über die dabei entstehenden Kristallstrukturen. Da geht es um Kristallisationen im Nanometerbereich. Und auch darum, welche speziellen Verbindungen sich zu welchem Zeitpunkt während des Degradationsprozesses bilden. Mittels Röntgenbeugung und -absorptionsspektroskopie beobachten wir die Kristallisationsprozesse während des Schädigungsprozesses. Wir versuchen mit unseren Anlagen die Korrosionsreaktionen an den Metalloberflächen in der realen Umgebung und in Echtzeit zu verfolgen und kombinieren diesen Ansatz mit klassischer metallographischer Analytik.

Wie sind Sie zur Korrosionsforschung gekommen?

Mir hat sich durch die Korrosionsforschung ein wahnsinnig spannendes Wissenschaftsfeld erschlossen. Bei der Erforschung von korrosiven Prozessen, gibt es sehr viel zu bedenken. Es gibt viele unterschiedliche Faktoren, die zusammenspielen. Die verschiedenen Metall- und Gaskomponenten zum Beispiel, die miteinander reagieren. Dabei laufen unterschiedliche Prozesse parallel ab. Dieses Zusammenspiel ist für mich interessant. Mit der Juniorprofessur haben wir das Privileg auch ein wenig mehr Grundlagenforschung machen zu können, das fand ich von Anfang an sehr spannend.

Was begeistert Sie an Ihrer Arbeit?

Ich bin einfach begeistert von dem Feld an Möglichkeiten, die sich mir in diesem Bereich forschungstechnisch auftun und von den offenen Fragestellungen, die es da noch gibt. Ich bin immer noch jeden Tag der Meinung, dass wir etwas dazulernen können. Ich muss mir immer noch irgendeinen Aspekt genauer anschauen. Das ist das, was meine Forschung vorantreibt. Ich denke immer: das müssen wir doch erstmal gründlich erforschen, bevor wir hier weitergehen. Deswegen habe ich mich nach dem Studium für eine Karriere in der Wissenschaft entschieden. Mir ist es wichtig, die Dinge im Detail zu verstehen.

Was ist Ihnen neben der Liebe zum Detail in Ihrer Arbeit wichtig?

Neben der Wirtschaftlichkeit schaue ich auch auf ökologische Aspekte. Ich finde zum Beispiel die vielen Möglichkeiten spannend, Materialien mit bestimmten Eigenschaften durch die Kombination von verschiedenen Metallen zu designen. Dabei muss aber auch sehr genau hingeschaut werden. Je mehr Elemente eine Legierung enthält, desto schwieriger wird es, die Wertstoffe wieder rückzugewinnen. Schon in der Fertigung sollte daher darauf geachtet werden, dass neue Materialien ressourceneffizient verarbeitet werden. Wir müssen weiterdenken. Es reicht nicht, ein Material mit optimalen Eigenschaften zu haben das langzeitstabil ist. Es kommt auch darauf an, Ressourcen zu schützen, indem Wertstoffe recycelt und materialeffiziente Verfahren genutzt werden. Es ist mir wichtig, dass wir mit den Ressourcen, die uns die Erde gibt, verantwortungsvoll umgehen. Das versuche ich auch meinen Studierenden möglichst früh mitzugeben.

Im Rahmen Ihrer Juniorprofessur lehren Sie auch an der FU – eine willkommene Abwechslung?

Ich lehre wirklich sehr gerne, weil ich finde, dass ich dadurch selbst auch viel lerne. Gerade wenn ich Vorlesungen komplett neu aufstelle, beschäftige ich mich mit Dingen noch mal aus einem anderen Blickwinkel. Studierende können aber auch Fragen stellen, auf die ich selber gar nicht gekommen wäre, weil es nach all den Jahren in der Forschung scheinbar auf der Hand liegt. Aber vielleicht ist es doch nicht so klar. Eine Professur zu haben, beinhaltet immer zwei Dinge. Die wissenschaftliche Neugierde muss befriedigt werden, also Wissen geschaffen. Aber mit der Professur kommt auch der Auftrag, Nachwuchs auszubilden. Ich finde, wir haben da eine Verantwortung.

Woher nehmen Sie die Kreativität für Ihre Forschung?

Ich bin Mutter von zwei kleinen Kinder, und wenn ich sie so ansehe, dann denke ich immer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind Menschen, die im Herzen Kind geblieben sind. Kinder machen den ganzen Tag Experimente um die Welt zu verstehen und ja, im Grunde machen wir das Gleiche. Unsere Experimente sind nur ein bisschen komplizierter. Ich entdecke auch Bauklötze und Legosteine von einer komplett neuen Seite. Was sich damit alles machen lässt: dreidimensionale Strukturen nachstellen, Prozesse visualisieren. Manchmal braucht es nur ein bisschen Kreativität. Wobei ich sagen muss: In Sachen Kreativität können wir insbesondere von Kindern noch sehr viel lernen.