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 | 494 | 495 | 496 | 497 | 498 | ende

Light-protection for food packaging

Oxygen and light can alter the taste of foodstuffs. Manufacturers of packaging materials therefore try to protect contents from their influence. The latest approach is to use natural dyes in transparent plastic wrappers that selectively filter light. Light and oxygen adversely affect the quality of most foodstuffs. In combination they cause various ingredients to undergo photo-oxidation. Fatty food substances become rancid and milk products develop an unpleasant "light-induced" taste. Certai 01.02.2002 | nachricht Nachricht

US-Forscher entwickeln Wände aus Asche

Baumaterial wiegt weniger als ein Fünftel herkömmlichen Betons Wissenschaftler des Oak Ridge National Laboratory (ORNL) haben in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium einen extrem leichtgewichtigen Baustoff aus Kohlenasche und Beton entwickelt. Die Blöcke wiegen weniger als ein Fünftel herkömmlichen Betons und sollen sich durch gute Wärmeeigenschaften auszeichnen. Die Asche wird aus den Brennkammern von Kohlekraftwerken recyclet und macht 70 Prozent der porösen Blöcke aus. In 31.01.2002 | nachricht Nachricht

Leichtbau durch innovativen Werkstoffeinsatz

Zu seinem dritten Industriekolloquium lädt der Sonderforschungsbereich 362 - Fertigen in Feinblech "Leichtbau durch innovativen Werkstoffeinsatz - Werkstoffe - Fertigung - Prüfung" am 6. und 7. Februar in die Aula der Technischen Universität Clausthal ein. Das Dritte Industriekolloquium des SFB 362 "Fertigen in Feinblech" soll den Teilnehmern aus Industrie und Forschung eine Plattform bieten, um gemeinsam Schwerpunkte und Innovationen aus dem Bereich des Leichtbaus zu diskutieren und einen umfas 31.01.2002 | nachricht Nachricht

Glasklar wie Sinterkorund

Halogenlampen strahlen heller und brillianter als gewöhnliche Glühbirnen gleicher Leistung. Der Grund für die bessere Lichtausbeute: ein heißes Plasma. Der entscheidende Trick, Lebensdauer und Wirkungsgrad der Lampen weiter zu steigern, besteht darin, den Gasdruck in ihrem Inneren zu erhöhen. Doch hier wie bei der Temperatur setzt das umgebende Material des Kolbens Grenzen: Quarzgläser und die bisher verwendeten Keramiken erweichen, halten dem hohen Druck nicht stand und können schließlich platzen. 30.01.2002 | nachricht Nachricht

Hart auf Draht

Drähte werden an allen Ecken und Enden der Welt gezogen. Doch werden sie nicht nur gezogen, sondern häufig gewalzt. Wesentlich härter als Metalldrähte und -bänder müssen die Walzen sein, die ihnen die gewünschten Abmessungen oder ein Profil verleihen. Das wichtigste Merkmal der dafür verwendeten Stähle und Hartmetalle wie Wolframkarbid ist deren Verschleißbeständigkeit. Denn möglichst lang sollen die Walzwerke mit bis zu zehn Metern pro Sekunde einen Draht gleichbleibend hoher Qualität ausspucken. 30.01.2002 | nachricht Nachricht

Laser erobert Stahlproduktion

Wirtschaftlichkeit in der Stahlherstellung wird gesteigert Ein am Institut für Experimentalphysik/Angewandte Physik der Johannes Kepler Universität Linz entwickeltes Gerät ermöglicht die kontinuierliche Bestimmung der chemischen Zusammensetzung und der Temperatur von Metallschmelzen, insbesondere auch von Stahl. Da dieses Gerät ohne Unterbrechung des Stahlherstellungsprozesses eingesetzt werden kann, wird die Wirtschaftlichkeit in der Stahlherstellung dadurch wesentlich gesteigert werden. 24.01.2002 | nachricht Nachricht

Neues Buch: 3D Mikro- und Nanostrukturen quantitativ beschreiben?

Mikro- und Nanostrukturen im Blickfeld von Mathematik und Materialwissenschaft Einen umfassenden Überblick zur quantitativen Beschreibung von Werkstoffen ermöglichen der Werkstoffwissenschaftler Prof. Dr. Frank Mücklich (Universität des Saarlandes) und der Mathematiker PD Dr. Joachim Ohser (FhI für Technomathematik Kaiserslautern) in ihrer neuen Veröffentlichung: Das bei Wiley & Sons erschienene Buch mit dem Titel "Statistical Analysis of Microstructures in Materials Science" umfasst 375 23.01.2002 | nachricht Nachricht

Die weiche Revolution

Ohne Weichmacher gäbe es heute keine Kunststoffe "Weichmacher funktionieren, indem sie sich zwischen die Fadenmoleküle des Kunststoffs schieben und sie auseinander drängen. Sie wirken wie Öl auf einem Teller Spaghetti, das die Nudeln leichter aneinander vo 22.01.2002 | nachricht Nachricht

Scientists Spin Spidery Silk

Few things appear as delicate as a spider’s web, each gossamer strand one-tenth the width of a human hair. Yet pound for pound, the sturdiest spider silks are stronger than steel and stretchier than nylon. With such remarkable properties, it’s no wonder that researchers have made numerous attempts to synthesize spider silk for industrial and medical applications. (Efforts to farm the arachnids have failed as a result of their territorial nature.) Indeed, in the words of one scientist, this 21.01.2002 | nachricht Nachricht

Scientists Fabricate Microscale ’Bicycle Chain’

Scientists have manufactured a microscale bicycle chain comprised of silicon links thinner than a human hair that behaves just like its regular-sized counterpart. The tiny chain system could one day help power microscopic devices. Ed Vernon, a technologist at Sandia National Laboratories, designed and patented the 50-link silicon microchain (see image), which was built by the lab’s Microelectronics Development Laboratory (MDL). The centers of the tiny links are separated by just 50 mic 16.01.2002 | nachricht Nachricht
Seite anfang | 494 | 495 | 496 | 497 | 498 | ende

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

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Im Focus: Vorbild Delfinhaut: Elastisches Material vermindert Reibungswiderstand bei Schiffen

Für eine elegante und ökonomische Fortbewegung im Wasser geben Delfine den Wissenschaftlern ein exzellentes Vorbild. Die flinken Säuger erzielen erstaunliche Schwimmleistungen, deren Ursachen einerseits in der Körperform und andererseits in den elastischen Eigenschaften ihrer Haut zu finden sind. Letzteres Phänomen ist bereits seit Mitte des vorigen Jahrhunderts bekannt, konnte aber bislang nicht erfolgreich auf technische Anwendungen übertragen werden. Experten des Fraunhofer IFAM und der HSVA GmbH haben nun gemeinsam mit zwei weiteren Forschungspartnern eine Oberflächenbeschichtung entwickelt, die ähnlich wie die Delfinhaut den Strömungswiderstand im Wasser messbar verringert.

Delfine haben eine glatte Haut mit einer darunter liegenden dicken, nachgiebigen Speckschicht. Diese speziellen Hauteigenschaften führen zu einer signifikanten...

Im Focus: Kaltes Wasser: Und es bewegt sich doch!

Bei minus 150 Grad Celsius flüssiges Wasser beobachten, das beherrschen Chemiker der Universität Innsbruck. Nun haben sie gemeinsam mit Forschern in Schweden und Deutschland experimentell nachgewiesen, dass zwei unterschiedliche Formen von Wasser existieren, die sich in Struktur und Dichte stark unterscheiden.

Die Wissenschaft sucht seit langem nach dem Grund, warum ausgerechnet Wasser das Molekül des Lebens ist. Mit ausgefeilten Techniken gelingt es Forschern am...

Im Focus: Hyperspektrale Bildgebung zur 100%-Inspektion von Oberflächen und Schichten

„Mehr sehen, als das Auge erlaubt“, das ist ein Anspruch, dem die Hyperspektrale Bildgebung (HSI) gerecht wird. Die neue Kameratechnologie ermöglicht, Licht nicht nur ortsaufgelöst, sondern simultan auch spektral aufgelöst aufzuzeichnen. Das bedeutet, dass zur Informationsgewinnung nicht nur herkömmlich drei spektrale Bänder (RGB), sondern bis zu eintausend genutzt werden.

Das Fraunhofer IWS Dresden entwickelt eine integrierte HSI-Lösung, die das Potenzial der HSI-Technologie in zuverlässige Hard- und Software überführt und für...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

EUROSTARS-Projekt gestartet - mHealth-Lösung: time4you Forschungs- und Entwicklungspartner bei IMPACHS

28.06.2017 | Unternehmensmeldung

Proteine entdecken, zählen, katalogisieren

28.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Neue Scheinwerfer-Dimension: Volladaptive Lichtverteilung in Echtzeit

28.06.2017 | Automotive