Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Gedächtnistraining für Metallstrukturen

26.01.2011
Strukturierte Oberflächen besitzen besondere Eigenschaften. Wünschenswert wäre es, diese Eigenschaften schaltbar zu machen. Dadurch ließen sich zum Beispiel Reibung und Haftung auf metallischen Oberflächen gezielt an- und ausschalten. Wie man strukturierte Oberflächen dafür trainiert, untersucht die Juniorforschungsgruppe „Metallische Mikrostrukturen“ am INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien seit Januar 2011.

Einige Materialien, sogenannte Formgedächtnislegierungen, verändern bei einer Temperaturerhöhung ihre Form. Die Metalle haben sozusagen ein Gedächtnis dafür, in welche Form sie sich bei höherer Temperatur begeben. „Allerdings ist diese Formänderung nicht rückgängig zu machen – einen Schalter erhält man mit diesem Ein-Wege-Effekt noch nicht“, erklärte Andreas Schneider, der Leiter der neuen Gruppe. „Dazu müssen wir das Material trainieren. Das gelingt mit einer geeigneten Kombination aus Wärmebehandlung und Verformung.“


Mit dem Rasterionenmikroskop hergestellte Kupfer-Zink Mikrosäulen. INM

Dann merkt sich das Material die Form bei der höheren und bei der niedrigeren Temperatur. Dieser Zwei-Wege-Gedächtnis-Effekt ermöglicht es, über die Temperatur Oberflächenstrukturen schaltbar zu machen. Damit lassen sich zum Beispiel Reibung und Haftung auf Oberflächen gezielt an- und ausschalten.

Im zweiten Forschungsschwerpunkt untersucht die Gruppe, wie Mikrostrukturen die Belastbarkeit einer Metalloberfläche beeinflussen. „Wir erkennen, dass ein Metall umso belastbarer wird, je kleiner wir die Struktur auf der Oberfläche machen. Viele dünne Säulen tragen ein Tempeldach besser als wenige dicke Säulen“, erklärt der Juniorforscher. Die Arbeitsgruppe untersucht, welche Einflüsse zu diesem Effekt führen und ihn verändern.

Die Mikrostrukturen erzeugen die Wissenschaftler unter anderem mit einem Rasterionenmikroskop. Damit werden Schicht um Schicht kleinste Mengen Metall von der Oberfläche abgetragen. Am Ende ragen Mikrosäulen mit einem festen Durchmesser und einer festen Höhe aus dem Metall heraus. Mit einem Stempel, der von oben auf die Säulen drückt, testen die Wissenschaftler, welchen Kräften die Säulen standhalten, bevor sie nachgeben.

Als Materialien verwendet die Gruppe Metalle mit einer bestimmten kristallographischen Struktur. Die bereits untersuchten Metalle Niob, Wolfram, Tantal und Molybdän verfügen beispielsweise über eine kubisch raumzentrierte Struktur. Auch Materialien, die mit Oxidteilchen verstärkt sind, untersucht die Forschungsgruppe. Es ist bekannt, dass diese Oxidteilchen Metalle belastbarer machen. Die Gruppe untersucht, ob sich dieser Effekt auch im Nano-Mikro-Maßstab bestätigt.

Hintergrund:

Andreas Schneider studierte Materialwissenschaft an der Universität Stuttgart und am Max-Planck-Institut für Metallforschung. Er promovierte mit Auszeichnungbei Eduard Arzt in Stuttgart im Jahr 2010. Schneider erzielte hervorragende Forschungsergebnisse, die sich in zahlreichen Publikationen niederschlagen. Seine exzellente Arbeit bekräftigte den Entschluss der Geschäftsführung, den Nachwuchswissenschaftler als Leiter einer eigenen Juniorforschungsgruppe weiter zu fördern.

Das INM erweitert durch die neue Juniorforschungsgruppe sein Forschungsspektrum hin zum Material Metall. Auch die mechanische Charakterisierung auf der Nano- und Mikro-Skala treibt das INM durch die neue Gruppe voran. Dadurch schlägt es die Brücke von mechanischen Messungen auf atomarer Ebene über die Nano-Skala bis hin zu makroskopischen Größen. Das INM wendet dieses Messverfahren neben Metallen auch auf biologische Materialien an, wie z.B. Perlmutt.

Das INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien mit Sitz in Saarbrücken betreibt grundlagen- und anwendungsorientierte Materialforschung – vom Molekül bis zur Pilotfertigung. Die Arbeit des INM umfasst in interdisziplinärer Zusammenarbeit die Bereiche Chemische Nanotechnologie, Grenzflächenmaterialien sowie Materialien in der Biologie. Seine Schwerpunkte liegen in der chemischen Synthese und physikalischen Analyse von Oberflächen, von Beschichtungen und von grenzflächenbestimmten Materialien.

Ansprechpartner:
Dr. Andreas Schneider
INM - Leibniz-Institut für Neue Materialien gGmbH
Tel. 0681 9300 312
E-mail: andreas.schneider@inm-gmbh.de

Dr. Carola Jung | idw
Weitere Informationen:
http://www.inm-gmbh.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke
24.01.2017 | Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY

nachricht Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide
20.01.2017 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Scientists spin artificial silk from whey protein

X-ray study throws light on key process for production

A Swedish-German team of researchers has cleared up a key process for the artificial production of silk. With the help of the intense X-rays from DESY's...

Im Focus: Forscher spinnen künstliche Seide aus Kuhmolke

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY einen zentralen Prozess für die künstliche Produktion von Seide entschlüsselt. Mit Hilfe von intensivem Röntgenlicht konnten die Wissenschaftler beobachten, wie sich kleine Proteinstückchen – sogenannte Fibrillen – zu einem Faden verhaken. Dabei zeigte sich, dass die längsten Proteinfibrillen überraschenderweise als Ausgangsmaterial schlechter geeignet sind als Proteinfibrillen minderer Qualität. Das Team um Dr. Christofer Lendel und Dr. Fredrik Lundell von der Königlich-Technischen Hochschule (KTH) Stockholm stellt seine Ergebnisse in den „Proceedings“ der US-Akademie der Wissenschaften vor.

Seide ist ein begehrtes Material mit vielen erstaunlichen Eigenschaften: Sie ist ultraleicht, belastbarer als manches Metall und kann extrem elastisch sein....

Im Focus: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Neuer Algorithmus in der Künstlichen Intelligenz

24.01.2017 | Veranstaltungen

Gehirn und Immunsystem beim Schlaganfall – Neueste Erkenntnisse zur Interaktion zweier Supersysteme

24.01.2017 | Veranstaltungen

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Im Interview mit Harald Holzer, Geschäftsführer der vitaliberty GmbH

24.01.2017 | Unternehmensmeldung

MAIUS-1 – erste Experimente mit ultrakalten Atomen im All

24.01.2017 | Physik Astronomie

European XFEL: Forscher können erste Vorschläge für Experimente einreichen

24.01.2017 | Physik Astronomie