Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

DFG gibt 2,1 Millionen Euro für neuartige Anlage zur Röntgentomographie in der Materialforschung

21.03.2016

Materialforscher verändern die inneren Strukturen von Werkstoffen, um zum Beispiel Stahl härter, Oberflächen hitzebeständiger oder Batterien leistungsfähiger zu machen. Eine neuartige Röntgentomographie hilft jetzt Saarbrücker Wissenschaftlern dabei, Materialien in Nanodimensionen viel genauer als bisher abzubilden und dabei auch dynamische Prozesse wie etwa die Verformung von Metallen zu analysieren. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das interdisziplinäre Forschungskonzept und die neue Technologie mit 2,1 Millionen Euro.

Den Antrag dafür hatten Materialwissenschaftler der Universität des Saarlandes und des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren gemeinsam mit Informatikern und Mathematikern gestellt.

Die neue Anlage erzeugt Röntgenaufnahmen mit einer bisher im Labor nicht erreichbaren Auflösung von bis zu 60 Nanometern, das ist etwa tausendmal kleiner als ein menschliches Haar. „Wir können mit dieser Röntgentechnologie daher nicht nur kleinste Poren und Risse in Materialien sichtbar machen, sondern erstmalig auch die komplexen inneren Strukturen der Werkstoffe bis hin zu Mikro- oder Nanodimensionen.

Damit können wir noch besser verstehen, warum Werkstoffe durch verschiedene Bearbeitungsschritte ganz neue Eigenschaften erhalten“, erläutert Randolf Hanke, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren in Saarbrücken und seit kurzem Honorarprofessor der Saar-Uni. Er ist einer der führenden Wissenschaftler für die experimentelle Entwicklung der Röntgentomographie in Deutschland.

An seinem Lehrstuhl für Röntgenmikroskopie an der Universität Würzburg hat er die nun eingesetzte Röntgentomographie im Rahmen der Exzellenzinitiative entwickelt. Gemeinsam mit Professor Hans-Georg Herrmann, der am Fraunhofer-Institut und der Saar-Uni forscht, und den weiteren Partnern will er die Technologie in Saarbrücken vorantreiben und stellt dafür auch die Räumlichkeiten und den technischen Support zur Verfügung.

Für die Materialforscher an der Saar-Uni ist die Röntgentomographie eine entscheidende Ergänzung der vielfältigen 3D-Analysetechniken, die bereits auf dem Saarbrücker Campus angewendet und entwickelt werden. Diese werden auch dazu dienen, die Aussagekraft der Röntgenaufnahmen zu ergänzen und zu überprüfen, um die Materialien noch besser in allen Details zu verstehen. Mit der bisher schon angewendeten Nanotomographie können die Wissenschaftler zum Beispiel mit einer Genauigkeit von bis zu zehn Nanometern zweidimensionale Serienschnitte von Materialien am Computer zu einem äußerst detaillierten 3D-Modell zusammenfügen.

Die Atomsondentomographie hingegen zeigt die inneren Strukturen der Materialien sogar bis hin zum einzelnen Atom „Wir können also nicht nur analysieren, welche Atome auf welche Weise in einem Werkstoff angeordnet sind, sondern wir veranschaulichen auch die exakte Gitterstruktur der Kristalle und zeigen, welche Nanostrukturen daraus geformt werden.“, erläutert Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Saar-Uni.

Im Unterschied zur Röntgentomographie zerstören die bisherigen Verfahren jedoch zwangsläufig die winzigen Proben. Außerdem lassen sich damit Veränderungsprozesse nicht direkt beobachten, sondern nur nachträglich rekonstruieren. Deshalb hat Frank Mücklich mehrere Professoren der Materialforschung mit ins Boot genommen. Durch das Röntgenverfahren kann etwa Christian Motz besonders an den kritischen Stellen noch besser analysieren, wie sich zum Beispiel Stahl verändert, wenn er in die Länge gezogen oder gepresst wird. Auch bei der Forschung an Batterien, der sich Volker Presser widmet, ist es entscheidend zu beobachten, wie sich die inneren Strukturen der Speichermaterialien verhalten, wenn diese be- oder entladen werden. Für das theoretische Verständnis dieser Phänomene entwickeln Stefan Diebels von der Saar-Uni und Peter Gumbsch vom Karlsruher Institut für Technologie neue Modellierungsansätze.

Da bei der Röntgentomographie in kurzer Zeit ungewöhnlich große Datenmengen anfallen, die am Computer strukturiert und analysiert werden müssen, arbeiten die Saarbrücker Materialwissenschaftler zudem eng mit Informatikern und Mathematikern zusammen. „Für die direkte Beobachtung von Veränderungsprozessen ist es entscheidend, dass man die Messdaten sehr genau, aber auch extrem schnell analysieren kann“, erklärt Philipp Slusallek, Informatik-Professor der Saar-Uni und Forscher am DFKI. Mit dem Röntgenverfahren ließen sich darüber hinaus auch viele Materialien im hohen Durchsatz zerstörungsfrei überprüfen. „Neue Programmiermethoden und Algorithmen, die hier in Saarbrücken entwickelt wurden und werden, erlauben es uns, die dabei anfallenden riesigen Datenmengen mit maximaler Leistung und hoher Effizienz zu speichern und zu bearbeiten“, ergänzt Slusallek. An diesen Forschungsprojekten sind auch die Mathematik-Professoren Thomas Schuster und Joachim Weickert, beide Saar-Uni, eng beteiligt.

Die saarländische Ministerpräsidentin Annegret Kramp-Karrenbauer zeigte sich sehr erfreut über die DFG-Bewilligung: „Auch der interdisziplinäre und institutionenübergreifende Ansatz der Saarbrücker Wissenschaftler hat die DFG überzeugt. Die mehr als zwei Millionen Euro für das Spezial-Röntgengerät sind im Saarland sehr gut angelegt, da das Wissenschaftlerteam ausgesprochen zukunftsweisende Forschung im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik im Saarland betreibt. Ich kann den Verantwortlichen nur herzlich gratulieren und ihnen wünschen, dass sie mit dem jetzt neu anzuschaffenden Spezialmikroskop zahlreiche bislang ungeklärte Fragen in der Materialforschung beantworten können“, so die Ministerpräsidentin. Das Saarland zahlt an die von Bund und Ländern gemeinsam getragene und finanzierte DFG für ihre Aufgaben der Forschungsförderung jährlich rund 12 Millionen Euro.

Pressemitteilung der DFG zum Großgeräteprogramm:

www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2016/pressemitteilung_nr_11/index.html

Pressefotos unter: www.uni-saarland.de/pressefotos

Fragen beantworten:
Prof. Dr. Randolf Hanke
Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren
Mail: randolf.hanke@iis.fraunhofer.de
Tel. 0681/9302-3800

Prof. Dr. Frank Mücklich
Universität des Saarlandes
Tel. 0681/302-70500
Mail: muecke@matsci.uni-sb.de

Hinweis für Hörfunk-Journalisten: Sie können Telefoninterviews in Studioqualität mit Wissenschaftlern der Universität des Saarlandes führen, über Rundfunk-Codec (IP-Verbindung mit Direktanwahl oder über ARD-Sternpunkt 106813020001). Interviewwünsche bitte an die Pressestelle (0681/302-3610).

Weitere Informationen:

http://www.dfg.de/service/presse/pressemitteilungen/2016/pressemitteilung_nr_11/...
http://www.materialwissenschaft.uni-saarland.de
http://www.izfp.fraunhofer.de

Friederike Meyer zu Tittingdorf | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Förderungen Preise:

nachricht Rudolf-Virchow-Preis 2017 – wegweisende Forschung zu einer seltenen Form des Hodgkin-Lymphoms
23.06.2017 | Deutsche Gesellschaft für Pathologie e.V.

nachricht Repairon erhält Finanzierung für die Entwicklung künstlicher Herzmuskelgewebe
23.06.2017 | Deutsches Zentrum für Herz-Kreislauf-Forschung e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Förderungen Preise >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften