Präziser Nanopartikelsensor für die Abgasmessung entwickelt

Eine Forschungskooperation zwischen dem Carinthian Tech Research (CTR) und der AVL hat einen präzisen optischen Sensor entwickelt, der selbst kleinste Nanopartikel unter 0,2 Mikrometer detektieren soll. Durch einen simulationsgestützten Designprozess kann der Partikelsensor nach Angaben der Forscher mit dreifach erhöhter Dynamik messen.

Die Messung von Nanopartikeln unter 200 Nanometern gilt als schwierig. Insofern werden präzise und zuverlässige Sensoren benötigt, um die tatsächlichen Partikelemissionen festzustellen. Dabei müssen die Nanopartikel in der Luft oder im Abgas einzeln und nicht als Summenparameter gezählt werden. Sie werden dazu in eine übersättigte Atmosphäre geleitet. In dieser wirken sie als Kondensationskeime und erzeugen eine Art Nebel, dessen Tröpfchen einzeln gezählt werden können. Dabei müssten die wechselwirkenden thermischen, physikalischen und chemischen Prozesse perfekt aufeinander abgestimmt sein, um eine zuverlässige Partikeldetektion zu gewährleisten.

Strategische Forschungspartnerschaft

"Wir haben am Computer ein umfangreiches 3-D-Simulationsmodell erstellt und mit experimentellen Daten verglichen. Die Herausforderung lag in der Komplexität des Messprinzips und den wechselseitigen Abhängigkeiten. Erst wenn man systemisch und umfassend forscht und entwickelt, wird das gesamte System verbessert", so Martin Kraft, CTR Forschungsleiter für photonische Systemtechnik. Für Tristan Reinisch, Teamleiter Produkt Entwicklung bei AVL, führt die Forschungszusammenarbeit letztlich zum Mehrwert für den Anwender: "Der Nanopartikelsensor hat eine um 20 Prozent verbesserte Leistung. Wir erreichen eine hohe Trennschärfe in Bezug auf den Durchmesser der Nanopartikel und erhalten schnellere Messergebnisse."

Die Forschungszusammenarbeit zwischen AVL und CTR ist langfristig angelegt. Grundlegende Forschungen starteten schon in der ersten Phase (2008 bis 2014) des Kompetenzzentrenprogrammes Comet und werden im laufenden Programm (2015-2022) im Rahmen von Assic (Austrian Smart Systems Integration Research Center) vorangetrieben.