Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochwarmfeste Legierungen steigern Energieeffizienz

03.05.2012
Die Helmholtz-Gemeinschaft fördert ein neues Helmholtz-Kolleg am KIT: In der Research School „Integrated Materials Development for Novel High Temperature Alloys“ befassen sich Nachwuchsforscher mit neuartigen hochwarmfesten Legierungen.
Diese Materialien zeichnen sich durch hohen Schmelzpunkt und niedriges Gewicht aus. Sie ermöglichen Turbinen mit höherem Wirkungsgrad, etwa in Gaskraftwerken oder Flugzeugen. Indem sie die Energieeffizienz steigern, leisten die neuen Legierungen einen Beitrag zur Energiewende.

Angesichts des weltweit steigenden Energiebedarfs und zunehmender Treibhausgasemissionen bedarf es neuer Materialien zur Energieumwandlung, auch für konventionelle Technologien. Bei ihrer Entwicklung sind Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gefragt, die interdisziplinär denken und arbeiten. Diesen Erfordernissen entspricht das Helmholtz-Kolleg „Integrated Materials Development for Novel High Temperature Alloys“ am KIT, das die Helmholtz-Gemeinschaft in den kommenden sechs Jahren fördert. Das Kolleg bildet Doktoranden in der Materialentwicklung, -charakterisierung und -modellierung aus.

Gasturbine: Je höher der Wirkungsgrad, desto größer die Energieeffizienz. Neue Materialien können dazu beitragen, den Wirkungsgrad von Turbinen zu erhöhen. (Foto: Christian Kuhna, Siemens ).

Im Zentrum steht eine Gruppe von neuartigen Materialien mit großem Potenzial für die Energietechnologie: die gerichtet erstarrten eutektischen Legierungen. Eutektische Legierungen weisen einen eindeutig bestimmbaren Schmelzpunkt auf. Da alle Bestandteile gleichzeitig erstarren, entsteht ein feines, gleichmäßiges Gefüge. Dazu gehören beispielsweise in-situ chromfaserverstärkte Nickelaluminide. „Diese lassen sich – anders als keramikfaserverstärkte Verbundwerkstoffe – in einem Prozessschritt herstellen“, erklärt Professor Martin Heilmaier vom Institut für Angewandte Materialien (IAM) des KIT. „Daher spart bereits die Herstellung dieser Legierungen Energie ein.“ Zusammen mit Professor Oliver Kraft vom selben Institut fungiert Heilmaier als Sprecher des neuen Helmholtz-Kollegs.

Die hochwarmfesten Legierungen eignen sich als Material für Turbinen, beispielsweise für den stationären Betrieb in Gaskraftwerken oder auch für den mobilen Einsatz in Flugzeugen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Oxidationsbeständigkeit aus. Da sie einen relativ hohen Schmelzpunkt besitzen, lassen sie sich bei höheren Temperaturen einsetzen als herkömmliche Materialien. Dies ermöglicht es, Turbinen mit höherem Wirkungsgrad zu bauen. Außerdem sind die neuartigen Legierungen leichter, wodurch sich bei Flugzeugturbinen Gewicht einsparen lässt. Beide Faktoren steigern die Effizienz der Energieumwandlung. Die Entwicklung hochwarmfester Legierungen kommt jedoch nicht nur konventionellen Anlagen zugute. Langfristig könnte sie auch ganz neue Technologien ermöglichen.

Durch Helmholtz-Graduiertenschulen und Helmholtz-Kollegs fördert die Helmholtz-Gemeinschaft den Ausbau strukturierter Promotionsprogramme. In der diesjährigen Ausschreibungsrunde gingen insgesamt 19 Anträge ein. Eine Expertenkommission wählte daraus zwei Graduiertenschulen und fünf Kollegs aus. Sie werden in den kommenden sechs Jahren aus dem Impuls- und Vernetzungsfonds der Helmholtz-Gemeinschaft gefördert. Helmholtz-Kollegs sind auf bestimmte Forschungsthemen fokussiert. Sie nehmen bis zu 25 besonders begabte Nachwuchswissenschaftler auf, die international rekrutiert werden.

In der Energieforschung ist das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine der europaweit führenden Einrichtungen: Das KIT-Zentrum Energie vereint grundlegende und angewandte Forschung zu allen relevanten Energieformen für Industrie, Haushalt, Dienstleistungen und Mobilität. In die ganzheitliche Betrachtung des Energiekreislaufs sind Umwandlungsprozesse und Energieeffizienz mit einbezogen. Das KIT-Zentrum Energie verbindet exzellente technik- und naturwissenschaftliche Kompetenzen mit wirtschafts-, geistes- und sozialwissenschaftlichem sowie rechtswissenschaftlichem Fachwissen. Die Arbeit des KIT-Zentrums Energie gliedert sich in sieben Topics: Energieumwandlung, erneuerbare Energien, Energiespeicherung und Energieverteilung, effiziente Energienutzung, Fusionstechnologie, Kernenergie und Sicherheit sowie Energiesystemanalyse. Forschung, Lehre und Innovation am KIT unterstützen die Energiewende und den Umbau des Energiesystems in Deutschland. Klare Prioritäten liegen in den Bereichen Energieeffizienz und Erneuerbare Energien, Energiespeicher und Netze, Elektromobilität sowie dem Ausbau der internationalen Forschungszusammenarbeit.

Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist eine Körperschaft des öffentlichen Rechts nach den Gesetzen des Landes Baden-Württemberg. Es nimmt sowohl die Mission einer Universität als auch die Mission eines nationalen Forschungszentrums in der Helmholtz-Gemeinschaft wahr. Das KIT verfolgt seine Aufgaben im Wissensdreieck Forschung – Lehre – Innovation.

Monika Landgraf | idw
Weitere Informationen:
http://www.kit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Forscherin entwickelt elektronische Textilstruktur für Medizinprodukte
17.02.2017 | Hochschule Niederrhein - University of Applied Sciences

nachricht Untergrund beeinflusst Halbleiter-Monolagen
16.02.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie