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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:

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Forschungszentrum

Forschungszentrum für "Multifunktionelle Werkstoffe und Miniaturisierte Funktionseinheiten" in Mainz eröffnet Das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 18 Mio. DM bis zum Jahre 2003 geförderte Forschungszentrum für "Multifunktionelle Werkstoffe und Miniaturisierte Funktionseinheiten" ist von Wissenschaftsminister Prof. Dr. Jürgen Zöllner, von dem Staatssekretär vom Bundesministerium für Bildung und Forschung Dr. Ing. Uwe Thomas und von dem Präsidenten der Universität Mainz, 19.11.2001 | nachricht Nachricht

Funktionale Nanomaterialien gemeinsam zur Marktreife entwickeln

Aus NTera’s patentierter NanoChromicsTM-Technologie und der Erfahrung von Merck bei Forschung, Produktion und Kommerzialisierung von Nanomaterialien entsteht die nächste Generation von Flachdisplays, Batterien und Solarzellen. Darmstadt, und Dublin, Irland - Die Merck KGaA und NTera Ltd. haben im Rahmen zweier Vereinbarungen die gemeinsame Entwicklung und Kommerzialisierung von Nanomaterialien vereinbart, für die in den kommenden zehn Jahren in wichtigen Marktsegmenten ein Umsatzpotenzia 16.11.2001 | nachricht Nachricht

Neuartige Lackierung für Formteile aus SMC

Lackierung mit Hilfe von UV-Strahlen und Temperatur aushärten Porosität von SMC-Teilen vermeiden, Ökoeffizienz verbessern Wichtiger Schritt für zukunftsweisende UV-Technologie im Automobilbau Weitreichendere Nutzbarkeit für SMC im Automobilbau geschaffen Southfield, Michigan, USA . Unter der Bezeichnung DynaSeal TM hat BASF Coatings in den USA eine neuartige Lackierung zur Beschichtung von faserverstärkten Kunststoffen entwickelt, die in dem speziellen Fall a 12.11.2001 | nachricht Nachricht

"Gesiebte" Röntgenstrahlung an der Uni Kiel

Neuartige Optik zur Bündelung des hellsten Röntgenlichts der Welt In der heutigen Ausgabe der Zeitschrift "Nature" beschreiben Kieler Oberflächen-Physiker, wie Röntgenlicht auf einen Punkt von weniger als 10 Nanometer (10 Millionstel Millimeter) Durchmesser fokussiert werden kann. Ein eigens entwickeltes Photonensieb bündelt die Strahlung bei diesem Verfahren. Herkömmliche Linsen, wie beispielsweise in optischen Mikroskopen, können für diese Aufgabe nicht eingesetzt werden, da sie die kur 08.11.2001 | nachricht Nachricht

Deutsch-Tschechische Zusammenarbeit vereinbart

Tschechische und deutsche Studierende und Nachwuchswissenschaftler und -wissenschaftlerinnen in die moderne Werkstofforschung einzubeziehen, ist der Zweck eines kürzlich bewilligten Förderprojektes des Deutsch-Tschechischen Zukunftsfonds. Auftrag des Zukunftsfonds ist es, auf vielfältige Weise die Verständigung zwischen Deutschen und Tschechen zu fördern, die Zahl der beidseitigen Begegnungen zu erhöhen und die Formen der Zusammenarbeit durch die Unterstützung von gemeinsamen Projekt 06.11.2001 | nachricht Nachricht

Gold Nanowires Grow on Their Own

Scientists can coax tiny metal particles to self-assemble into microscopic wires that conduct electricity and repair themselves, new research reveals. Kevin D. Hermanson of the University of Delaware and his colleagues, who published their finding in the current issue of Science, suggest that such nanowires may prove useful for wet electronic and bioelectric circuits. The researchers placed particles of gold ranging in diameter from 15 to 30 nanometers in a fluid suspension within a thin ch 05.11.2001 | nachricht Nachricht

Licht poliert Metall

Niemand will sich beim Zähneputzen verletzen. So müssen Hersteller von Zahnbürsten dafür sorgen, dass keine scharfen Grate, Spitzen oder Kanten hervorstehen, die in Zahnfleisch oder Mundschleimhaut schneiden könnten. Soll ein separater Nachbearbeitungsschritt vermieden werden, heißt das vor allem: Beim Kunststoffspritzguss müssen die beiden Formen glatt sein und möglichst lückenlos schließen. Also werden die rohen Metallwerkzeuge präzise und von Hand poliert, bevor sie zur Produktion in die Gussmas 05.11.2001 | nachricht Nachricht

Vielfalt und Nutzen / Umfassendes Programm für Vernetzer

Pulverlacke gewinnen als moderne Form der Oberflächenbeschichtung mehr und mehr an Bedeutung. Die Lösemittelfreiheit sowie die nahezu vollständige Rezyklierbarkeit des Oversprays im Lackierprozess machen Pulverlacke und die dazugehörige Industrie umweltfreundlich und umweltverträglich. Mit den Crelan® Produkten bietet Bayer eine breite Palette hochwertige Vernetzer für Pulverlacksysteme. Polyurethan-Pulverlackbeschichtungen haben eine hervorragende Oberflächenqualität und sind licht-, wetter 30.10.2001 | nachricht Nachricht

Putztücher aus dem Computer

Verbraucher wünschen sich optimale Produkte und Unternehmen effiziente und kostengünstige Produktionsprozesse. So sollen Putztücher verlässlicher saugen, Windeln kleiner, Dämmstoffe leichter werden und Filter immer kleinere Partikel oder Tröpfchen aufnehmen. Doch warum saugt ein Putztuch besser als ein anderes? Das liegt an der Form und Mischung der Fasern und deren Strukturbildung, wissen die Forscher in der Textilbranche. Bis heute musste die optimale Struktur durch reale Versuche und Messreihen mü 25.10.2001 | nachricht Nachricht

Neue Polyamide und Polyester für die elektrostatische Lackierung entwickelt

Bayer hat für die elektrostatische Lackierung (ESTA) neue Typen der Polyamide Durethan® und der Polyester Pocan® entwickelt. Ihre Stärke: Dank eines verringerten Oberflächenwiderstands zeigen sie eine erhöhte Leitfähigkeit. Daher müssen die aus ihnen gefertigten Formteile vor der Lackierung nicht mehr mit Leitfähigkeitsprimern behandelt werden. Der Lack zieht sich wie von allein um Kurven und Kanten, wie am Beispiel von Türgriffen und Tankklappen gezeigt werden konnte. "Gerade bei der Lackierung von 25.10.2001 | nachricht Nachricht
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Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Im Focus: Molecules Brilliantly Illuminated

Physicists at the Laboratory for Attosecond Physics, which is jointly run by Ludwig-Maximilians-Universität and the Max Planck Institute of Quantum Optics, have developed a high-power laser system that generates ultrashort pulses of light covering a large share of the mid-infrared spectrum. The researchers envisage a wide range of applications for the technology – in the early diagnosis of cancer, for instance.

Molecules are the building blocks of life. Like all other organisms, we are made of them. They control our biorhythm, and they can also reflect our state of...

Im Focus: Metalle verbinden ohne Schweißen

Kieler Prototyp für neue Verbindungstechnik wird auf Hannover Messe präsentiert

Schweißen ist noch immer die Standardtechnik, um Metalle miteinander zu verbinden. Doch das aufwändige Verfahren unter hohen Temperaturen ist nicht überall...

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

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