Neue Materialien mit integrierten Funktionen

»Nachhaltigkeit und Effizienz sind übergeordnete Kriterien globaler Trends, die generell sowohl neue Materialien als auch effektive Verarbeitungsverfahren erfordern«, sagt Prof. Alexander Böker. Seit Februar 2015 leitet er das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP Potsdam-Golm.

Gleichzeitig hat er eine Professur für Polymermaterialien und Polymertechnologien an der Universität Potsdam inne. Vor diesem Hintergrund soll nun die wissenschaftliche Zusammenarbeit zwischen Fraunhofer IAP und Universität Potsdam beträchtlich ausgebaut werden. Auch der Golmer Teil des Fraunhofer IZI wird intensiv in die Kooperation einbezogen.

Die effiziente Integration biologischer und physikalisch-chemischer Materialfunktionen in innovative Produkte bildet den Schwerpunkt der Forschungsarbeiten. Dabei sollen etwa Strukturmaterialien wie Gehäuse- oder Karosserieteile geschickt mit Funktionsmaterialien, etwa für Beleuchtungs-, Sensor oder Energiegewinnungsfunktionen, zu innovativen Produkten kombiniert werden. Ein weiteres Ziel ist, ein entsprechendes Produkt in möglichst wenigen Verarbeitungsschritten herzustellen.

Sowohl die Entwicklung neuer Werkstoffe, z. B. preiswerte Carbonfasern, alternative Verstärkungsfasern wie Basaltfasern, faserverstärkte Kunststoffe für den Leichtbau, chemisch recyclebare Duromere oder biobasierte Kunststoffe, als auch hochspezialisierter Funktionsmaterialien, u. a. für Bioanalytik, Medizintechnik, Sensoren, Aktoren, Leuchtdioden, Optik, Photovoltaik, wird gegenwärtig weltweit vorangetrieben.

Dabei erlangen organische (Polymer-)Materialien in allen Feldern zunehmende Bedeutung. Die Entwicklung von neuen Produkten wie dem Lab-on-chip, dem Taschentuchlabor, Implantate, selbstheilende Materialien, funktionsintegrierende Kunststoffteile für Luftfahrt und Fahrzeugbau oder funktionsintegrierende Chipkarten für die Sicherheitswirtschaft, erfordert dabei neben dem Einsatz der neuen Materialien insbesondere deren effektive Verarbeitung, z. B. in der intelligenten Kombination von Funktions- und Strukturmaterialien oder von biologischen, organischen und metallischen Werkstoffen als Hybridmaterialien.

Dabei spielen u. a. Oberflächen und Oberflächenmodifizierungen sowie neue funktionsintegrierende Produktionsverfahren mit möglichst wenigen Fertigungsschritten eine herausragende Rolle.

Die Golmer Partner wollen die vorhandenen Kompetenzen in den Einzeldisziplinen Materialentwicklung und Verarbeitungstechnologien zusammenzuführen und auf eine neue Qualitätsstufe bringen. »Die Kompetenz des Fraunhofer IZI-BB in der Bioanalytik und Bioprozessierung schafft vielfältige Möglichkeiten für eine noch intensivere Kooperation«, sagt Prof. Buller, Leiter des Fraunhofer IZI. Universitätspräsident Prof. Günther erklärt:

»In diesem thematischen Umfeld gibt es zahlreiche Querverbindungen zu Arbeitsschwerpunkten unserer Universität. Von derartigen Kooperationen kann unsere forschungsstarke Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät, die gerade erst drei Graduiertenkollegs bei der DFG eingeworben hat, direkt profitieren – eine echte Win-win-Situation. «

| Universität Potsdam |
Mit 20.000 Studierenden und fünf Fakultäten ist die 1991 gegründete Universität Potsdam die größte Hochschule Brandenburgs. Sie ist zugleich die einzige lehrerbildende Einrichtung des Landes. Ihre Forschungsschwerpunkte liegen in den Erdwissenschaften, der Funktionellen Ökologie und Evolutionsforschung, den Kognitionswissenschaften sowie in der Pflanzengenomforschung und Systembiologie. Die Universität ist eng vernetzt mit den Forschungseinrichtungen Potsdams und der Region. Ihre konsequente Internationalisierungsstrategie trägt dazu bei, den Wissenschaftsstandort Potsdam für Nachwuchskräfte aus dem In- und Ausland attraktiv zu machen. Potsdam Transfer, das universitäre Zentrum für Gründung und Innovation, Wissens- und Technologietransfer, sorgt dafür, Innovationen aus der Forschung in die Praxis zu überführen.

| Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP |
Das von Prof. Dr. Alexander Böker geleitete Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm ist spezialisiert auf Forschung und Entwicklung von Polymeranwendungen. Es unterstützt Unternehmen und Partner bei der maßgeschneiderten Entwicklung und Optimierung von innovativen und nachhaltigen Materialien, Prozesshilfsmitteln und Verfahren. Neben der umweltschonenden, wirtschaftlichen Herstellung und Verarbeitung von Polymeren im Labor- und Pilotanlagenmaßstab bietet das Institut auch die Charakterisierung von Polymeren an. Synthetische Polymere auf Erdölbasis stehen ebenso im Fokus der Arbeiten wie Biopolymere und biobasierte Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Anwendungsfelder sind vielfältig: Sie reichen von Biotechnologie, Medizin, Pharmazie und Kosmetik über Elektronik und Optik bis hin zu Anwendungen in der Verpackungs-, Umwelt- und Abwassertechnik oder der Automobil-, Papier-, Bau- und Lackindustrie.

| Institutsteil »Bioanalytik und Bioprozesse« des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie IZI-BB am Standort Potsdam/Golm |
Der Institutsteil »Bioanalytik und Bioprozesse« des Fraunhofer-Instituts für Zelltherapie und Immunologie am Standort Potsdam/Golm erarbeitet technologische Lösungen für die Biomedizin und Diagnostik sowie für die Biotechnologie und Bioproduktion. Das interdisziplinäre Team aus Naturwissenschaftlern, Ingenieuren und Technikern entwickelt leistungsfähige analytische Methoden zur Detektion und Validierung von Krankheitserregern und biologischen Markern sowie Verfahren zur Gewinnung, Handhabung und Manipulation von Zellen und Biomolekülen. In diesem Rahmen werden Anwendungen für die personalisierte Medizin, aber auch Biosensoren und Nachweisverfahren für die Bereiche Landwirtschaft und Umwelt, für ein weites Spektrum von Substanzklassen erarbeitet.
Wesentliche Bestandteile der Entwicklungsarbeit sind neben der Probenaufbereitung und Datenerfassung die Miniaturisierung und Automatisierung entsprechender Technologien, um zuverlässige, flexible und einfach bedienbare Prozessabläufe bereitzustellen. Weitere Schwerpunkte der Arbeiten in Potsdam sind die Herstellung von funktionellen Proteinen mittels zellfreier Proteinsynthese sowie die Lebendkultursammlung kryophiler Algen CCCryo, die als Bioressource für die Entwicklung von Produktionsprozessen neuartiger, industrieller Bioprodukte dient.