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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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Industrielle Mikrosysteme aus Kunststoff - Workshop vermittelt Anwendern Know-how

Der IVAM-Workshop "Industrielle Mikrosysteme aus Kunststoff" findet am 7. Februar im Technologiezentrum Dortmund statt. Die Bandbreite des Seminars reicht von Materialeigenschaften über die Fertigung bis zu Applikationen. Der Workshop richtet sich an Anwender aus der Industrie. Spezialkunststoffe, der Einsatz von Mikrosystemen aus Kunststoff in der Medizin oder Mikrostrukturierungsverfahren sind unter anderem Themen. Miniaturisierte Einwegchips für die Me 08.01.2001 | nachricht Nachricht

Reinraumlabor eröffnet - Forschungen zur Waver-Technologie

Im Institut für Nichtmetallische Werkstoffe weihte Professor Dr. -Ing. Jürgen G. Heinrich gemeinsam mit seinen Mitarbeitern der Arbeitsgruppe für Ingenieurkeramik das Reinraumlabor ein. Ein erster umfangreicher Industrieauftrag (Finanzvolumen 500.000 Mark) zur Waver-Technologie wird ab Januar 2001 bearbeitet. Reinräume werden benötigt für die Herstellung hochreiner Werkstoffe, beispielsweise in der Bio- oder Informationstechnologie. In vielen High-Tec 18.12.2000 | nachricht Nachricht

PET-Flaschen als qualitätsgerechte Lösung für die Lebensmittelverpackung

Das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV entwickelt das PET-Recycling technologisch und ökonomisch weiter. Neue Methoden der Qualitätssicherungsanalytik werden erarbeitet, damit Rezyklatproduzenten und -anwender lebensmittelrechtlich und sensorisch einwandfreies PET-Material garantieren können. PET-Getränkeflaschen ökonomisch und ökologisch zu optimieren, ist das Ziel eines neuen Forschungsprojektes am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Ver 14.12.2000 | nachricht Nachricht

Glitzernde Schichten für Kunst und Optik

Werden Zifferblätter von Armbanduhren mit mehreren Schichten verschiedener Stoffe bedampft, so glänzen sie mit einem Farbspiel. Mit einer neuen Software lassen sich Farbkontraste und sogar der Farbeindruck für verschiedene Betrachtungswinkel berechnen. Zifferblätter von Uhren, Brillengestelle, metallische Lampenschirme und andere hochwertige Konsumgüter werden zunehmend mit dekorativen Oberflächen ausgestattet. Aufgedampfte Schichten hinterlassen ein 11.12.2000 | nachricht Nachricht

Modellprojekt: Keramische Werkstoffe für die Biotechnologie

Ein Forschungsteam der FH Gießen-Friedberg entwickelt aus keramischen Werkstoffen innovative Produkte für die Biotechnologie. Einsatzgebiete sind die pharmazeutische Forschung und Produktion sowie die Lebensmitteltechnologie. Das Modellprojekt "Biocera" wird von der Hessischen Technologiestiftung gefördert. Es hat ein Finanzvolumen von ca. 1,3 Millionen DM. Leiter des Projekts ist Prof. Dr. Peter Czermak vom Fachbereich Krankenhaus und Medizintechnik, Umwelt- 04.12.2000 | nachricht Nachricht

Forscher entwickeln Jalousien mit Durchblick

Es ist Hochsommer, und die Sonne knallt mal wieder voll ins Büro. Wie schön wäre es jetzt, eine Jalousie zu haben, die allzu grelle Strahlen zurückhält, trotzdem genug Licht in den Raum lässt und durch die man außerdem noch einen Blick nach draußen werfen kann! An einem solchen Sonnenschutz tüfteln Würzburger Forscher in Zusammenarbeit mit drei mittelständischen Unternehmen. Die Funktionsweise des "transparenten Sonnenschutzes" ist verblüffend einfach 01.12.2000 | nachricht Nachricht

Metalle bis ins Innerste durchleuchten

FH Aalen erhält einzigartigen Computertomographen zur 3D-Bauteilprüfung (27.11.00) Für die Fehlersuche in Körpern existieren zahlreiche Verfahren. Eine moderne Methode in der Medizin ist die Computertomographie. Dabei wird der menschliche Körper mittels Röntgenstrahlung scheibchenweise aufgenommen, und die zweidimensionalen Schnitte werden zu dreidimensionalen Bilder zusammenmontiert. Diese Bilder geben dann Auskunft über (krankhafte) Veränderungen des Körpers und s 27.11.2000 | nachricht Nachricht

Ypsilon aus Kohlenstoff

Am Berliner Max-Born-Institut haben Wissenschaftler erstmals Y-förmige einwandige Kohlenstoff-Nanoröhren nachgewiesen/ Mögliche Alternativen für die Elektronik der Zukunft Erstmals konnten Wissenschaftler vom Berliner Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie (MBI) das Wachstum von einwandigen Y-förmigen Nanoröhren mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops nachweisen. Die winzigen Kohlenstoffmoleküle haben einen Durchmesser von etwas meh 27.11.2000 | nachricht Nachricht

Geringere Fügekräfte, besserer Halt

Sie verbinden unterschiedliche Werkstoffe und greifen den Oberflächenschutz nicht an: Mechanische Verbindungstechniken wie das Durchsetzfügen sind in der blechverarbeitenden Industrie weit verbreitet. Eine Weiterentwicklung, das »Radial-/Taumelclinchen«, erweitert den Anwendungskreis des Clinchens nun auch auf Verbindungen, die besonders starken Belastungen ausgesetzt sind. Blechverbindungen, die besonders starken Belastungen ausgesetzt sind, werden bislang p 17.11.2000 | nachricht Nachricht

Neue hoch kriechbeständige Magnesiumlegierungen entwickelt

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Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

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In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

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