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 | 583 | 584 | 585 | 586 | 587 | ende

Licht aus der Folie

Leuchtende Kunststoffe schicken sich an die Displaytechnik zu revolutionieren: Sie leuchten kräftig, brauchen wenig Strom, lassen sich auf dünnen flexiblen Folien aufbringen und sind einfach zu verarbeiten. Diese Vorteile prädestinieren sie auch als Material für neuartige Lichtquellen. Auf der Hannover Messe (15. bis 20. April) stellt die bayrische Firma Cool Light erstmals eine Leuchtfolie vor. Die unscheinbare Folie zeigt ihre verblüffende Wirkung erst, wenn Diplomingenieur Rolf Rank a 10.04.2002 | nachricht Nachricht

Neue flammgeschützte Polyamide und Polyester

Großes Anwendungspotenzial im Bereich Elektro/Elektronik und im Verkehrs- und Bauwesen Eine exzellente Flammwidrigkeit bieten neue, teils halogenfreie Typen der Polyamide Durethan® und der Polyester Pocan®, die Bayer zur Zeit in den Markt einführt. "Bei ihrer Entwicklung haben wir großen Wert darauf gelegt, sie auch mit hervorragenden elektrischen und mechanischen Eigenschaften auszustatten", erklärte Dr. Michael Wagner, Spezialist in der Forschung des Geschäftsbereichs Kunststoffe. Dies 08.04.2002 | nachricht Nachricht

Silizium-Dünnschichtsolarzellen auf dem Vormarsch

Jülicher Forscher verbessern Wirkungsgrad auf 11,2 Prozent Im Labormaßstab ist Wissenschaftlern des Instituts für Photovoltaik (IPV) des Forschungszentrums Jülich http://www.fz-juelich.de/ipv/ die Entwicklung einer Silizium-Dünnschichtsolarzelle gelungen, deren Wirkungsgrad auch nach mehr als 1.000 Stunden Sonneneinstrahlung bei 11,2 Prozent liegt. Die Ergebnisse der ein Quadratzentimeter großen Zelle sollen im nächsten Schritt auf größere Solarmodule übertragen werden. Silizium-Dünnsc 08.04.2002 | nachricht Nachricht

Holztechnologie: Eingriff in die Zellstruktur schafft neuen Werkstoff

Göttinger Institut für Holzbiologie und Holztechnologie entwickelt Veredelungstechniken Holz muss regelmäßig gepflegt werden: Die UV-Strahlung des Sonnenlichts zerstört die Oberfläche, Feuchtigkeit dringt ein und ermöglicht Pilzbefall, Lacke platzen ab, weil sich das Holz je nach Witterung ausdehnt oder zusammenzieht. Wissenschaftler am Institut für Holzbiologie und Holztechnologie der Universität Göttingen arbeiten daran, den schnell nachwachsenden und umweltfreundlichen Rohstoff Holz 04.04.2002 | nachricht Nachricht

SiC-Forschung: Vom Schmirgelpapier zur Hochleistungselektronik

Die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) hat eine neue DFG-Forschergruppe. Für Forschungen zum Thema "SiC als Halbleitermaterial: Alternative Wege in Züchtung und Dotierung" haben sich sieben Lehrstühle aus der Naturwissenschaftlichen Fakultät I und der Technischen Fakultät zusammengetan. Das Amt des Sprechers hat Prof. Dr. Lothar Ley, Inhaber des Lehrstuhls für Experimentalphysik am Institut für Technische Physik, übernommen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert die de 04.04.2002 | nachricht Nachricht

Osmium is Stiffer than Diamond, Scientists Discover

Whether it will compete for the title of a girl’s best friend remains to be seen but the element osmium can already challenge diamond in at least one respect: stiffness. According to a report published in the current issue of Physical Review Letters, osmium can withstand compression better than any known material. The results provide a potentially new lead in the search for superhard materials. Diamond’s ability to resist scratches, dents and chipping--in short, its hardness--makes 03.04.2002 | nachricht Nachricht

Hochtemperatur-stabilisiertes Polyamid für Motorraumteile

Rasante Technik mit langsamer Alterung Neuartige Hitzefestausstattung verbessert Dauerbeständigkeit Kunststoffe werden zunehmend zum Material der Wahl im Motorraum von Kraftfahrzeugen. An ihre thermische Stabilität werden jedoch immer höhere Anforderungen gestellt. Grund dafür ist der Trend, durch Erhöhung der Verbrennungstemperaturen den Wirkungsgrad der Motoren zu steigern. Die thermische Belastung des Materials wird durch die Kapselung des Motorraums zum Zweck der Verringerung von Ger 28.03.2002 | nachricht Nachricht

Eine gute Mischung: Hanffasern und Kunststoffe

Kunststoffe lassen sich mit Pflanzenfasern zu Verbundwerkstoffen verarbeiten. Diese stellen eine attraktive Alternative zu Glasfaserwerkstoffen dar, da sich Pflanzenfaserstoffe besser verbrennen und wiederverwerten lassen. Dies ist zum Beispiel bei Produkten wie Anzucht- und Pflanztöpfen vorteilhaft. Verbundwerkstoffe aus Copolyesteramid und Hanffasern haben zum Beispiel eine sehr gute Festigkeit und Schlagzähigkeit. Mit dem Stand der Technik und den Entwicklungsmöglichkeiten von Pflanzen 27.03.2002 | nachricht Nachricht

Smarte Schichten

Innovative Schichten machen Maschinen und Werkzeuge nicht nur verschleißfester, sondern auch smart. Auf der Hannover Messe (15. - 20. April) stellen Fraunhofer-Forscher unter anderem eine »intelligente« Unterlegscheibe vor. Damit kann man jederzeit kontrollieren, ob Schrauben richtig angezogen sind. Wer schon einmal aus Versehen ein heißes Backblech angefasst hat oder einer Kerzenflamme zu nah gekommen ist, kennt den Reflex genau. In Bruchteilen einer Sekunde zieht man die Hand zurück und verhi 26.03.2002 | nachricht Nachricht

Erhöhter Brandschutz in Elektroinstallation und Fahrzeugwesen

Flammwidriger PC/ABS-Werkstoff für Extrusionsanwendungen entwickelt Mit einem neuartigen flammwidrigen Blendwerkstoff aus Polycarbonat und einem Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (PC/ABS) erschließt sich die Bayer AG neue Anwendungen im Extrusionsbereich. Das Produkt, welches derzeit unter dem Namen Bayblend® FR 3030 im Markt eingeführt wird, setzt in der Elektro- und Telekommunikationsinstallation sowie im öffentlichen Transportwesen Maßstäbe in Sachen Brandschutz. Sein exzellentes 26.03.2002 | nachricht Nachricht
Seite anfang | 583 | 584 | 585 | 586 | 587 | ende

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

Im Focus: Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

Durch Untersuchungen struktureller Veränderungen während der Synthese von Kathodenmaterialen für zukünftige Hochenergie-Lithium-Ionen-Akkus haben Forscherinnen und Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und kooperierender Einrichtungen neue und wesentliche Erkenntnisse über Degradationsmechanismen gewonnen. Diese könnten zur Entwicklung von Akkus mit deutlich erhöhter Kapazität beitragen, die etwa bei Elektrofahrzeugen eine größere Reichweite möglich machen. Über die Ergebnisse berichtet das Team in der Zeitschrift Nature Communications. (DOI 10.1038/s41467-019-13240-z)

Ein Durchbruch der Elektromobilität wird bislang unter anderem durch ungenügende Reichweiten der Fahrzeuge behindert. Helfen könnten Lithium-Ionen-Akkus mit...

Im Focus: Neue Klimadaten dank kompaktem Alexandritlaser

Höhere Atmosphärenschichten werden für Klimaforscher immer interessanter. Bereiche oberhalb von 40 km sind allerdings nur mit Höhenforschungsraketen direkt zugänglich. Ein LIDAR-System (Light Detection and Ranging) mit einem diodengepumpten Alexandritlaser schafft jetzt neue Möglichkeiten. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Atmosphärenphysik (IAP) und des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT entwickeln ein System, das leicht zu transportieren ist und autark arbeitet. Damit kann in Zukunft ein LIDAR-Netzwerk kontinuierlich und weiträumig Daten aus der Atmosphäre liefern.

Der Klimawandel ist in diesen Tagen ein heißes Thema. Eine wichtige wissenschaftliche Grundlage zum Verständnis der Phänomene sind valide Modelle zur...

Im Focus: Auxetische Membranen - Paradoxes Ersatzgewebe für die Medizin

Ein Material, das dicker wird, wenn man daran zieht, scheint den Gesetzen der Physik zu widersprechen. Der sogenannte auxetische Effekt, der auch in der Natur vorkommt, ist jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Eine neue, vor kurzem im Fachblatt «Nature Communications» veröffentlichte Studie der Empa zeigt nun, wie sich das erstaunliche Materialverhalten weiter steigern lässt – und sogar für die Behandlung von Verletzungen und Gewebeschäden genutzt werden kann.

Die Natur macht es vor: Ein Kälbchen, das am Euter der Mutterkuh Milch saugt, nutzt eine faszinierende physikalische Eigenschaft der Kuhzitze: Diese besteht...

Im Focus: Meteoritengestein ist "bessere Diät"

Archaeon kann Meteoritengestein aufnehmen – und sich davon ernähren

Das Archaeon Metallosphaera sedula kann außerirdisches Material aufnehmen und verarbeiten. Das zeigt ein internationales Team um Astrobiologin Tetyana...

Im Focus: The coldest reaction

With ultracold chemistry, researchers get a first look at exactly what happens during a chemical reaction

The coldest chemical reaction in the known universe took place in what appears to be a chaotic mess of lasers. The appearance deceives: Deep within that...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

Intelligente Transportbehälter als Basis für neue Services der Intralogistik

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Was gehört auf die Trendliste für 2020?

05.12.2019 | Unternehmensmeldung

Bis zu 30 Prozent mehr Kapazität für Lithium-Ionen-Akkus

05.12.2019 | Energie und Elektrotechnik

Schweizer Weltraumteleskop CHEOPS: Raketenstart voraussichtlich am 17. Dezember 2019

05.12.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics