Werkstoffe für Touchscreens

Die Werkstoffwissenschaftlerin Nina Schalk schaut in das Innere von mikrometerdünnen Schichten, um zu verstehen, wie ein Material die gewünschten Eigenschaften erhält.

Die Leobnerin Nina Schalk kam von der Buchhaltung als Quereinsteigerin in die Werkstoffwissenschaft. Diese Entscheidung hat sie nie bereut.
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Die Leobnerin Nina Schalk kam von der Buchhaltung als Quereinsteigerin in die Werkstoffwissenschaft. Diese Entscheidung hat sie nie bereut.
Die Leobnerin Nina Schalk kam von der Buchhaltung als Quereinsteigerin in die Werkstoffwissenschaft. Diese Entscheidung hat sie nie bereut. – (c) Helmut Lunghammer

Sie hat ihre gesamte wissenschaftliche Laufbahn in Leoben in der Steiermark verbracht: Nur für die Schulausbildung pendelte sie fünf Jahre zur HAK in Bruck an der Mur. „Dass ich mit der Ausbildung einmal an die Montan-Uni Leoben gehe, hätte ich damals nicht gedacht“, sagt Nina Schalk, die für ihre Forschungen an Werkstoffen heuer bei den Forschungspreisen des Landes Steiermark ausgezeichnet wurde. „Nach der Matura habe ich vier Jahre in der Buchhaltung gearbeitet, doch das wurde mir zu langweilig“, erzählt Schalk.

Weil sie einige Freunde hatte, die bereits an der Montan-Uni Leoben tätig waren, dachte die gebürtige Leobnerin: Warum in die Ferne schweifen, wenn das Gute liegt so nah? „Ich habe zwar spät angefangen, aber weil ich genau wusste, was ich wollte, ging es relativ schnell. Dass ich mich für das Studium der Werkstoffe entschieden habe, habe ich seither nie bereut“, sagt Schalk. Ein Selbsterhalter-Stipendium half ihr bei der Umsetzung des Wunsches, Diplomingenieurin in der Heimatstadt zu werden.

Dass daraus später ein Doktortitel wurde, sie nun als PostDoc eine Stelle an der Uni hat und auf ihre Habilitation hinarbeitet, das hat sich einfach ergeben.

 

Werkzeuge vor Verschleiß schützen

Seit der Diplomarbeit ist Schalk in der Arbeitsgruppe von Christian Mitterer, der das Department für Metallkunde und Werkstoffprüfung leitet. Inzwischen hat sie sich eine eigene Arbeitsgruppe an dem Department aufgebaut und betreut Diplomarbeiten und Dissertationen. „Seit meiner Dissertation ist Verschleißschutz für die Zerspanungsindustrie ein Fokus meiner Forschungen“, sagt Schalk. Zerspanen heißt Drehen, Schleifen, Fräsen und Bohren, also Fertigungstechniken, bei denen überschüssiges Material „weggespant“ wird. Dass diese Prozesse anfällig für Verschleiß sind, liegt auf der Hand. Schalk untersucht und entwickelt die dünnen harten Schichten an den Zerspanungswerkzeugen, die vor Abrieb und Verschleiß schützen. „Durch spezielle Nachbehandlung kann man diese Schichten verbessern, und wir wollen immer wissen, woran man überhaupt erkennt, dass eine Schicht besser ist als die andere.“ Sie wählte dabei nicht den technischen Ansatz über aufwendige Zerspanungstests, sondern den wissenschaftlichen: „Dazu schaut man in das Material hinein und untersucht, was sich darin verändert.“ Hochtechnische Methoden wie Atomsondentomografie, Transmissions-Elektronenmikroskopie oder Verfahren in einem Teilchenbeschleuniger zeigen die Mikrostruktur der Werkzeugschichten. „Wenn man die Mikrostruktur kennt, kann man Rückschlüsse ziehen, welche Eigenschaften das Material haben kann“, so Schalk. Die Schichten, die sie erforscht, sind etwa einige 100 Nanometer bis mehrere Mikrometer (tausendstel Millimeter) dünn. Im Teilchenbeschleuniger am ESRF (European Synchrotron Radiation Facility) in Grenoble rastert ein 30 Nanometer feiner Strahl das Material ab und misst dessen Eigenspannung und die Größe einzelner Kristalle. Als Material mit großer Zukunftshoffnung schaut sich Schalk derzeit bestimmte Oxynitride an, die transparent, aber elektrisch leitend sein können. Diese Werkstoffe sind vor allem in der Solarindustrie und bei der Herstellung von Touchscreens und Displays gefragt. Auch hier geht es um die Eigenschaften und die Mikrostruktur der Schichten: „Erst wenn ich weiß, was ich habe, kann ich es gezielt für verschiedene Anwendungen einsetzen“, so Schalk.

 

In der Freizeit auf der Mugel wandern

Sie ist inzwischen mit ihrem Mann nach Graz gezogen, der ebenfalls an der Montan-Uni Leoben studierte. Das Pendeln nach Leoben macht ihr nichts aus, derzeit fährt sie nur einmal pro Woche an die Uni, da sie die restliche Zeit mit ihrer sechs Monate alten Tochter verbringt.

„Wir sind früher immer viel gewandert in der Freizeit. Und weit gereist, etwa nach Neuseeland, in die USA, nach Kanada oder auf die Malediven. Beides möchten wir auch mit unserem Kind wieder starten“, sagt Schalk. Zum Wandern geht es am liebsten auf die Mugel bei Leoben. Als erstes Reiseziel außerhalb Europas schwebt der jungen Familie für nächstes Jahr Mauritius vor.

ZUR PERSON

Nina Schalk wurden 1980 in Leoben geboren und studierte an der Montan-Uni Werkstoffwissenschaft. Seit der Dissertation konzentriert sie sich auf die Mikrostruktur von dünnen Materialschichten: Wie erkennt man die Struktur im Nano- und Mikrometerbereich, und welche Schlüsse auf die Materialeigenschaften kann man daraus ziehen? Derzeit erforscht sie die Werkstoffklasse der Oxynitride, deren Eigenschaften man maßschneidern kann.

Alle Beiträge unter:diepresse.com/jungeforschung

("Die Presse", Print-Ausgabe, 27.05.2017)

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