Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Design ressourceneffizienter Materialien

05.12.2011
Der jüngst in Nature Materials erschienene Beitrag "The route to resource-efficient novel materials" belegt den Anspruch interdisziplinär kooperierender Augsburger Materialwissenschaftler, Ressourcenstrategen und Wirtschaftswissenschaftler, den Herausforderungen, die aus erhöhten technologischen Anforderungen bei gleichzeitig fortschreitender Rohstoffverknappung resultieren, mit einem neuen, umfassenden Ansatz erfolgversprechend begegnen zu können.

Die international renommierte Fachzeitschrift "Nature Materials" präsentiert jetzt erstmals einen interdisziplinären Forschungsansatz, der die Konzeption eines den künftigen Herausforderungen gerecht werdenden ganzheitlichen Materialdesigns verspricht.

Am Beispiel der Entwicklung einer neuen Generation von Materialien für Superkondensatoren - das sind zentral wichtige Bauteile für die Elektronik und die Energiespeicherung - beschreiben Materialwissenschaftler der Universitäten Augsburg und Sheffield gemeinsam mit Augsburger Ressourcenstrategen und -managern technische, geopolitische und ökonomische Rahmenbedingungen für innovative technologische Entwicklungen von morgen.

Entscheidend für das Gelingen dieser Entwicklungen, so betonen die Wissenschaftler in ihrem Nature Materials-Beitrag, sind nicht nur Materialparameter: Von Beginn an müssen vielmehr sowohl ökonomische Betrachtungen zur Kostenentwicklung der eingesetzten Materialien und der Prozesse als auch ressourcenstrategische Überlegungen mit Blick auf die Vorkommen und die geopolitische Verfügbarkeit der benötigten Ausgangsmaterialien mit einbezogen werden. "Wir", so der Augsburger Experimentalphysiker Prof. Dr. Alois Loidl, "unternehmen hier erstmals den Versuch, bei der Konzeption neuer Funktionsmaterialien bereits im Stadium der Grundlagenforschung quantifizierbare techno-ökonomische Aussagen zur langfristigen Planungssicherheit bei der wirtschaftlichen Umsetzung machen zu können, indem wir die Ressourcen-Kritikalität - also z. B. die Frage der mittel- und langfristigen Verfügbarkeit benötigter, aber seltener und aus unterschiedlichsten Gründen immer knapper und dementsprechend teurer werdender Rohstoffe - von Beginn an zum integralen Bestandteil unserer Forschung machen."

Zentrale Frage der Kosten und der Verfügbarkeit technologisch unverzichtbarer Rohstoffe

Es liegt auf der Hand, dass bei einem Technologiesprung, der entweder durch erhöhte Anforderungen aufgrund weiterer Miniaturisierung oder aber durch Ressourcenengpässe erzwungen wird, eine äußert sorgfältige Überprüfung sowohl der Kosten als auch der dauerhaften Verfügbarkeit der benötigten Rohstoffe erforderlich ist. Dieser Notwendigkeit wird bisher bei Technologieplanungen allerdings in den wenigsten Fällen Genüge getan. Und dies nicht zuletzt deshalb, weil es an Experten fehlt, die durch eine entsprechend interdisziplinäre wissenschaftliche Ausbildung zum qualifizierten Umgang mit diesen komplexen Herausforderungen befähigt wären.

Szenario: Weitere Miniaturisierung erzwingt zeitnahe Substitution kritischer Materialien

In ihrem jetzt von Nature Materials publizierten Artikel gehen die in den Bereichen Materialwissenschaft, Ressourcenmanagement und Ressourcenstrategie forschenden Natur- und Wirtschaftswissenschaftler von einem Szenario aus, in dem mit Seltenen Erden dotierte Keramikvielschicht-Kondensatoren auf Bariumtitanat-Basis, die einen Milliarden Dollar-Markt konstituieren, durch neu entwickelte leistungsfähigere Elektrokeramiken ersetzt werden müssen, weil eine geplante weitere Miniaturisierung - insbesondere für die Kommunikationselektronik - eine Substitution dieser kritischen Materialien zeitnah erforderlich macht. Neben den Materialeigenschaften der zu entwickelnden Keramiken an sich ist in diesem Szenario die Kostenanalyse eine wichtige Entscheidungsgrundlage. Für diese Analyse sind Faktoren wie die geopolitische Verfügbarkeit und die Versorgungssicherheit ebenso ausschlaggebend wie genuin wirtschaftliche Aspekte, also etwa Investitionsvolumina und die Preisentwicklung der Rohmaterialien. Eine Ampelmatrix signalisiert die unter diesen unterschiedlichen Gesichtspunkten sich abzeichnenden Entwicklungsperspektiven und bietet somit eine präzise Entscheidungshilfe.

Alle relevanten Kompetenzen an der Universität Augsburg versammelt

Im Kontext der Ansiedlung neu gegründeter Forschungseinrichtungen des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Fraunhofer Gesellschaft (FhG) hat die Universität Augsburg in den letzten Jahren die Materialwissenschaften in den Bereichen Hybrid- und Leichtbau und in Kohlestofffaserverbund-Technologien deutlich verstärkt. Darüber hinaus verfügt die Universität Augsburg mit dem international renommierten Zentrum für Elektronische Korrelationen und Magnetismus (EKM) über einen Schwerpunkt "Oxydische Funktionsmaterialien" und ist weiterhin Standort des bundesweit ersten Lehrstuhls für Ressourcenstrategie. In Form dieser Einrichtungen und eines leistungsfähigen Kernkompetenzzentrums Finanz- & Informationsmanagement sind an der Universität Augsburg folglich alle Kompetenzen versammelt, die erforderlich sind, um zukunftsweisende interdisziplinäre Studien auf dem Gebiet des Designs ressourceneffizienter Materialien voranzutreiben.

In Forschung und Lehre den Herausforderungen entsprechend interdisziplinär organisiert

Zur Bündelung dieser Kompetenzen wurde 2010 das neue Institut für Materials Resource Management (MRM) errichtet. Durch die Einführung eines B.Sc.-Studienganges "Wirtschaftsingenieur“, dessen Schwerpunkt genau in diesen Kompetenzfeldern liegt und der sich bereits bei seinem Start mit mehr als 1.200 Bewerbungen als äußerst attraktiv erwiesen hat, kommt die Universität Augsburg auch der Ausbildungsverantwortung für die Fachkräfte von morgen nach. "Wir sehen uns also in Forschung und Lehre hervorragend aufgestellt, um den in den Bereichen E-Mobilität, Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz anstehenden Herausforderungen mit unserer Materialwissenschaften, Ressourcenstrategie und Ressourcenmanagement vernetzenden Strategie erfolgreich begegnen zu können", so Loidl. Bestätigt wird dies durch den jetzt in Nature Materials erschienenen richtungsweisenden Artikel "The route to ressource-efficient novel materials", der auf die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Loidls Lehrstuhl (Physik und Materialwissenschaften) und den Lehrstühlen bzw. Professuren für Ressourcenstrategie (Prof. Dr. Armin Reller), für BWL/Wirtschaftsinformatik, Informations- & Finanzmanagement (Prof. Dr. Hans Ulrich Buhl) sowie für Ressourcenmanagement (Prof. Dr. Andreas Rathgeber) zurückgeht.

Originalbeitrag:
S. Krohns, P. Lunkenheimer, S. Meissner, A. Reller, B. Gleich, A. Rathgeber, T. Gaugler, H. U. Buhl, D. C. Sinclair und A. Loidl: The route to resource-efficient novel materials, Nature Materials 10, 899, 2011 - http://www.nature.com/nmat/journal/v10/n12/full/nmat3180.html
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Alois Loidl
Lehrstuhl für Experimentalphysik V / EKM
Universität Augsburg
86135 Augsburg
Telefon -49(0)821-598-3600
alois.loidl@physik.uni-augsburg.de
Weitere Informationen:
• zum Institut für Materials Resource Management (MRM):
http://www.mrm.uni-augsburg.de
• zum Studiengang "Wirtschaftsingenieur" (WING):
http://www.mrm.uni-augsburg.de/studium/

Klaus P. Prem | idw
Weitere Informationen:
http://www.mrm.uni-augsburg.de/
http://www.nature.com/nmat/journal/v10/n12/full/nmat3180.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Bessere Anwendungsmöglichkeiten für Laserlicht
28.03.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Biegsame Touchscreens: Neues Herstellungsverfahren für transparente Elektronik verbessert
28.03.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit