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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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Ein Gütesiegel für Membranen

Akkreditierte Membrancharakterisierung: Mit standardisierten Prüfverfahren untersucht das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB Standzeit und Leistungsvermögen von Membranchargen und entlarvt Membranschäden. Technische Membranen sind aus der Medizintechnik, z. B. als künstliche Niere, wie auch aus der industriellen Produktion vieler Lebensmittel und Getränke, z. B. zur Aufarbeitung von Bier, nicht mehr wegzudenken. Aber auch zum Recycling von Säuren oder B 30.10.2000 | nachricht Nachricht

Neue Spitzenwerte bei Supraleitern für die Energietechnik

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Auf dem Weg zu intelligenten Werkstoffen

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Mit einem Blick die Werkstoff-Qualität erkennen / Wertvolle Stoffe ungefährlich synthetisieren

Zwei Forschungsprojekte an FH Aalen gefördert (24.10.00) Die Fachhochschule Aalen war erneut erfolgreich beim Einwerben so genannter Drittmittel. Gerade bewilligte die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF) Gelder für zwei weitere Forschungsprojekte, die in den kommenden 18 Monaten mit jeweils fast 200.000 Mark gefördert werden. Die Forschungsmittel entstammen dem Programm "Anwendungsorientierte Forschung und Entwicklung an Fachhochschulen" des Bu 24.10.2000 | nachricht Nachricht

Nanoröhrchen sollen Bildschirm zum Leuchten bringen

Von der IBM-Deutschland gestifteter Hahn-Meitner-Technologie-Transfer-Preis zeichnet Materialforscher aus Den von der IBM-Deutschland gestifteten Technologie-Transfer-Preis 2000 des Hahn-Meitner-Instituts haben fünf Materialforscher unter Leitung von Prof. Dr. Alois Weidinger für ihre innovativen - und vermarktungsfähigen - Entwicklungsarbeiten erhalten. Ihre Forschungsergebnisse könnten die Herstellung neuartiger Flachbildschirme entscheidend verbessern. Der mit 10.000 Mark dotierte und i 19.10.2000 | nachricht Nachricht

Flüssigkristalle für Flachbildschirme im Boom - Renaissance der Galvanotechnik

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Rostschutz aus dem Vakuum

Damit Cola nach Cola, Wasser nach Wasser oder Bier nach Bier und nicht nach »Dose« schmeckt, wird das Blech mit einer hauchdünnen Schutzschicht überzogen. Das schützt die Dosen gleichzeitig vor Rost. Auch Karosserieteile werden so mit einem Korrosionsschutz versehen oder mit Schichten überzogen, die dafür sorgen, dass Lacke und Farben besser halten. Das Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP in Dresden entwickelte verschiedene Vakuum-Verfahren, mit denen 11.10.2000 | nachricht Nachricht

Diamantähnliche Schichten helfen Sprit sparen

Wie teuer wird der Sprit? Über diese Frage zerbrechen sich Autofahrer, Regierung und Lobbys den Kopf. Eins ist gewiss: Billiger wird er nicht. Mit Leichtbau-Karosserien oder neuen Motorenkonzepten versuchen die Automobilhersteller den Benzinverbrauch zu senken. Wissenschaftler aus dem Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST in Braunschweig verbesserten in Kooperation mit Ford nur ein kleines Teil im Auto und erzielen damit große Wirkung: Sie beschichten ei 11.10.2000 | nachricht Nachricht

Heiße Projektionsscheiben

Im Schweizer Pavillon auf der EXPO 2000 werden alle Sinne angesprochen. Duftende Lärchen- und Föhrenholzbalken stapeln sich zu Wänden, auf die in Leuchtschrift eine literarische Collage projiziert wird. Scharf gezeichnet und auch bei Tageslicht gut lesbar erscheinen Zitate über die Schweiz in vielfältigen Sprachen und Dialekten. Schriften von gut zwei bis fast sechzig Zentimetern Größe leuchten als einzeilige Linien oder mehrzeilige Gedichte und Aufzählungen, die sich meterhoch 11.10.2000 | nachricht Nachricht

Gehärtete Keramiken

Lift off! Wenn ein Space Shuttle abhebt, schaufeln Hochdruck-Turbopumpen pro Sekunde mehr als siebzig Kilogramm flüssigen Wasserstoff und fast eine halbe Tonne flüssigen Sauerstoff in jedes der drei Haupttriebwerke. Bei einer Temperatur von -250 °C werden die verwendeten metallischen Bauteile im Wasserstoff extrem belastet. Bisher mussten die Lager der Pumpen nach jedem Flug ausgebaut und gewartet werden, doch das wird im kommenden Jahr anders – mindestens zwölf Starts so 11.10.2000 | nachricht Nachricht
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Im Focus: Freiburger Forschenden gelingt die erste Synthese eines kationischen Tetraederclusters in Lösung

Hauptgruppenatome kommen oft in kleinen Clustern vor, die neutral, negativ oder positiv geladen sein können. Das bekannteste neutrale sogenannte Tetraedercluster ist der weiße Phosphor (P4), aber darüber hinaus sind weitere Tetraeder als Substanz isolierbar. Es handelt sich um Moleküle aus vier Atomen, deren räumliche Anordnung einem Tetraeder aus gleichseitigen Dreiecken entspricht. Bisher waren neben mindestens sechs neutralen Versionen wie As4 oder AsP3 eine Vielzahl von negativ geladenen Tetraedern wie In2Sb22– bekannt, jedoch keine kationischen, also positiv geladenen Varianten.

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Sie geht auf Nahrungssuche, wenn andere Siesta halten: Die saharische Silberameise macht vor allem in der Mittagshitze der Sahara und in den Wüsten der...

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Auf der K 2019, der Weltleitmesse für die Kunststoff- und Kautschukindustrie vom 16.-23. Oktober in Düsseldorf, demonstriert das Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR das breite Anwendungsspektrum des von ihm entwickelten Millimeterwellen-Scanners SAMMI® im Kunststoffbereich. Im Rahmen des Messeauftritts führen die Wissenschaftler die vielseitigen Möglichkeiten der Millimeterwellentechnologie zur kontaktlosen, zerstörungsfreien Prüfung von Kunststoffprodukten vor.

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Im Focus: Solving the mystery of quantum light in thin layers

A very special kind of light is emitted by tungsten diselenide layers. The reason for this has been unclear. Now an explanation has been found at TU Wien (Vienna)

It is an exotic phenomenon that nobody was able to explain for years: when energy is supplied to a thin layer of the material tungsten diselenide, it begins to...

Im Focus: Rätsel gelöst: Das Quantenleuchten dünner Schichten

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