Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Materialwissenschaft - ein interdisziplinärer Forschungszweig

Die Materialwissenschaft beschäftigt sich mit Erforschung, Entwicklung, Charakterisierung, Herstellung und Verarbeitung der Werkstoffe.

Materialwissenschaft - die Basis

Es ist eine interdisziplinäre Wissenschaft und umfasst Chemie, Physik, Mineralogie und viele anderen Wissenschaften und beschäftigt sich damit verbunden auch mit Kupfer, Eisen und Stahl. Der Übergang von den natürlichen Werkstoffen, wie Stein, Holz, Elfenbein oder Leder zu den gezielt gewonnenen Werkstoffen wie Kupfer, Stahl oder Eisen. Schon in der Jungsteinzeit, so um 4300 v. Chr., wurden Kupfer, Stahl und Eisen gewonnen. Im Anschluss daran ist der Übergang in die Bronzezeit erfolgt und erst in der Eisenzeit konnte neben Eisen, Stahl und Kupfer auch Aluminium hergestellt werden - mit dem Hall-Héroult-Prozess. Lange haben sich die Materialwissenschaften fast nur für die metallischen Werkstoffe, wie Eisen, Kupfer oder Stahl interessiert, doch seit der Beton wiederentdeckt worden ist, hat sich dies geändert. Obwohl dann später auch die ersten produzierten Kunststoffe für ein breites Publikum interessant wurden, die in Massenfertigung produziert worden sind, blieben Eisen, Kupfer und Stahl weiterhin von den Materialwissenschaften erforscht.

Die ersten Metalle und die alten Zeiten

Kupfer, Stahl und Eisen waren einige der ersten Metalle, die von der Menschheit in der Entwicklung kennen gelernt worden sind. Kupfer lässt sich sehr unkompliziert verarbeiten. Deswegen war Kupfer schon vor 10.000 Jahren bei den ältesten Kulturen, die man kennt, gerne verwendet. Die Epoche des weiträumigen Gebrauchs vom Kupfer (5. bis 3. Jahrtausend vor Christus) nennt sich Kupferzeit. In der Alchemie assoziieren die Anhänger das Kupfer mit Venus, als Symbol der Weiblichkeit. Sogar die ersten Spiegel wurden aus Kupfer hergestellt. Der größte Hersteller vom Kupfer vor der Industrie war das Römische Reich. Kupfer ist noch heute ein sehr beliebtes Material.

Stahl - stabil und zuverlässig

Mit Stahl sammelt die Menschheit schon lange praktische Erfahrung, denn Stahl wird mit seinen stabilen Eigenschaften, wie Festigkeit, Korrosionsverhalten und die gute Schweißeignung sehr gerne in der Technik verwendet. Es ist viel stabiler als Kupfer. Im europäischen Register vom Stahl findet man mehr als 2.300 Sorten vom Stahl. Kohle und Stahl haben über einen sehr langen Zeitraum die Hauptsäulen der Schwerindustrie gebildet und waren so die Grundlage für die politische Macht der Staaten. Stahl wird als die Eisen Kohlenstoff-Legierung definiert, mit weniger als 2,06 % Kohlenstoff. Stahl bzw. Eisen ist 7,85-7,87 g/cm3 dicht. Stahl schmilzt bei einer Temperatur, die bis zu 1.536°C hoch sein kann und hält dadurch viel höhere Temperaturen aus als Kupfer. Die erste Herstellung von Stahl wurde im 1. Jahrtausend v. Chr. datiert - viel später, als Kupfer. Stahl ist auch im Sinne der Ökologie ein schonendes Material, weil man Stahl fast ohne Qualitätsverlust unbegrenzt wieder nutzen kann.

Eisen - von Dekoration zur allgemeinen Nützlichkeit

Die erste Nutzung von Eisen wurde mit etwa 4000 v. Chr. in Ägypten dokumentiert. Es war ein gediegenes Eisen und es diente zur Dekoration und Anfertigung von Speerspitzen. Es ist für solche Zwecke besser geeignet gewesen als Stahl oder Kupfer. Später findet man verhüttetes Eisen in Mesopotamien, und Ägypten, welches aber nur zur zeremoniellen Nutzung gedacht war. Vielleicht entstand Eisen als Nebenprodukt der Bronzeherstellung. In den Jahren 1600 bis 1200 v. Chr. hat man immer mehr auf Eisen gezählt, eril die Hethiter eine Methode zur Herstellung von Eisen entwickelt haben. Eisen ist vermutlich neben Nickel ein Hauptbestandteil des Erdkerns. Eisen gewinnt man durch die chemische Reduktion der Eisenerze mit Kohlenstoff. Das Eisen wird, im Gegensatz zu Stahl oder Kupfer, im Hochofen gewonnen.

Materialwissenschaften

Die Materialwissenschaft bezeichnet eine Wissenschaft, die sich mit der Erforschung - d. h. der Entwicklung, der Herstellung und Verarbeitung - von Materialien und Werkstoffen beschäftigt. Biologische oder medizinische Facetten gewinnen in der modernen Ausrichtung zunehmend an Gewicht.

Der innovations report bietet Ihnen hierzu interessante Artikel über die Materialentwicklung und deren Anwendungen, sowie über die Struktur und Eigenschaften neuer Werkstoffe.

News zu Materialwissenschaften:

Seite anfang | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ende

Researchers generate electricity from low-cost biomaterial

Irish researchers squeeze low-cost electricity from sustainable biomaterial

Mobile phone speakers and motion detectors in cars and video games may soon be powered by electricity generated from low cost and sustainable biomaterials,...

05.12.2017 | nachricht Nachricht

Sustainable solvent platform for photon upconversion increases solar utilization efficiency

The conversion of solar energy into electricity is currently restricted by a concept known as the Shockley-Quesser limit. This limitation allows only photons that have higher energies than those of the bandgap to be used, while those with lower energies are wasted. In an effort to obtain a solution to this problem and make solar energy conversion more efficient, the process of converting photons with lower energies into ones with higher energies, called photon upconversion, was developed.

In the past decade, a method of photon upconversion that uses triplet-triplet annihilation (TTA) of organic molecules has drawn attention because it is...

04.12.2017 | nachricht Nachricht

Aus dem Labor ans Schiff: Biofouling umweltfreundlich beseitigen

CAU und uninahe Ausgründung entwickeln gemeinsam Beschichtung gegen die Ansiedelung von Organismen

Es ist eines der größten Probleme in der Schifffahrt: Marine Organismen wie Seepocken, Algen oder Muscheln bewachsen in kürzester Zeit Schiffsrümpfe und...

01.12.2017 | nachricht Nachricht

From the lab on to the ship: environmentally-friendly removal of biofouling

Kiel University and a close spin-off jointly develop coating that prevents the accumulation of organisms

It is one of the shipping industry’s major problems: marine organisms like barnacles, algae or muscles quickly cover the hulls of ships and damage their...

01.12.2017 | nachricht Nachricht

Vorbild ist die Natur

Den Aufbau des Seeigelstachels im Nanomaßstab nutzte der Arbeitsbereich für Physikalische Chemie an der Universität Konstanz zur Entwicklung von deutlich bruchfesterem Zement

Der Stachel des Seeigels besteht zum größten Teil aus Kalk, einem sehr spröden und damit brüchigen Material. Tatsächlich ist der Seeigelstachel jedoch sehr...

30.11.2017 | nachricht Nachricht

Klimafreundliche Architektur durch natürliche Klappmechanismen

Bewegliche Komponenten an Gebäuden wie etwa Jalousien, deren Aufbau an natürlichen Lösungen abgeschaut wurde, daran forscht ein Team der Technischen Universität München (TUM), der Universität Freiburg und der Universität Stuttgart. Sie sollen mit Antriebselementen bestückt werden, die sich ohne Energiezufuhr bewegen können. Das Vorbild sind Zapfen von Nadelhölzern, die sich durch unterschiedliches Quellverhalten ihres Gewebes bei Feuchtigkeit öffnen oder bei Trockenheit schließen.

Weltweit verursacht die Nutzung von Gebäuden 40 Prozent des gesamten Energieverbrauchs. Rund die Hälfte davon wird für die Klimatisierung aufgewandt. Zwar kann...

30.11.2017 | nachricht Nachricht

Nature’s blueprint

Based on the nanostructure of the sea urchin spines, the research team Physical Chemistry at the University of Konstanz develops cement that is significantly more fracture-resistant.

The sea urchin spines are mostly made of calcite, usually a very brittle and fragile material. In the case of the sea urchin, however, the spines are much more...

30.11.2017 | nachricht Nachricht

Climate-friendly architecture thanks to natural folding mechanisms

Mobile components on buildings such as blinds whose design was copied from naturally occurring solutions — that is the subject of the research conducted by a team from the Technical University of Munich (TUM), the University of Freiburg, and the University of Stuttgart. The aim is to outfit them with drive elements that can move without any energy input. Serving as a model here are pine cones, which utilize the varying swelling behaviors of their tissue to open when moist or close when dry.

Worldwide, the use of buildings accounts for 40 percent of total energy consumption. Around half of this is used for climate control. Although blinds and other...

30.11.2017 | nachricht Nachricht

New microscope sets a record for visualizing surface wetting properties

The microscope is 1,000 times more precise than current techniques, allowing the creation of wetting maps as a new concept for hydrophobic surface characterization

Wetting is an everyday phenomenon that represents how well liquid spreads on a surface. When water comes into contact with an extremely water-repellent, or...

28.11.2017 | nachricht Nachricht

An den richtigen Stellen messen: CFK-Strukturen eines Flugzeugrumpfs im Belastungstest

Jedes Kilo zählt: Um das Gewicht von Flugzeugen weiter zu reduzieren, greifen Konstrukteure vermehrt zu kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffteilen (CFK). Entscheidend ist es, die Zuverlässigkeit dieser Komponenten im Flugbetrieb nachzuweisen. Dank eines neuartigen Strukturüberwachungssystems für eine Flugzeug-Rumpfstruktur hat nun das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Zusammenarbeit mit zwei weiteren Fraunhofer-Instituten diesen Nachweis erbracht. Die Wissenschaftler entwickelten im Rahmen des europäischen Luftfahrtforschungsprojektes Clean Sky ein Messkonzept, das sie in einem Flugzeugrumpf installierten und erprobten.

Mithilfe von optischen Messfasern und piezo-basierten Sensoren konnten sie die realen Lasten in großer Höhe ermitteln und die Struktur überwachen. Basierend...

28.11.2017 | nachricht Nachricht
Seite anfang | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ende

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

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik