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 | 598 | 599 | 600 | 601 | 602 | ende

NIST chemists define and refine properties of plastic microsystems

There may well be a plastic biochip in your future, thanks in part to the National Institute of Standards and Technology (NIST). Microfluidics devices, also known as "lab-on-a-chip" systems, are miniaturized chemical and biochemical analyzers that one day may be used for quick, inexpensive tests in physicians’ offices. Most microfluidics devices today are made of glass materials. Cheaper, disposable devices could be made of plastics, but their properties are not yet well understood. < 27.08.2002 | nachricht Nachricht

Nie wieder putzen

Darauf haben Hausfrauen und Hausmänner schon lange gewartet: Fliesen und Badezimmerarmaturen, Badewannen, Waschbecken, Böden und Töpfe, auf denen weder klebrige Kinderhände noch Wasserspritzer oder Bratfett Spuren hinterlassen und die jahrein, jahraus blitzen wie in der Fernsehwerbung. Jetzt ist der Traum von den sich selbst reinigenden Oberflächen, auf dem Weg in die Realität: Die Forscher vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC haben ein Edelstahlwaschbecken mit einer Schicht überzo 23.08.2002 | nachricht Nachricht

Jülicher Brennstoffzellen-Know-how hält Einzug in die Biomedizin

Hochporöse Werkstoffe: Von der Brennstoffzelle in die Hüfte Am Forschungszentrum Jülich entwickeln die Wissenschaftler neue Materialien für bessere Brennstoffzellen. Doch für ihre hochporösen Werkstoffe - Substanzen mit vielen Hohlräumen, ähnlich einem löchrigen Käse - interessieren sich neuerdings auch Biomediziner. Denn: In einem mittlerweile patentierten Verfahren stellen die Jülicher Wissenschaftler hochporö 23.08.2002 | nachricht Nachricht

Metall mit Gedächtnis hilft beim Geschirrspülen

In den neuesten Geschirrspülern der Marken Siemens und Bosch hilft ein so genanntes Metall mit Gedächtnis beim Entkalken und verhütet damit einen weißlichen Belag auf Geschirr und Gläsern. Während des Spülprogramms misst ein Optosensor bis zu zehnmal den Kalkgehalt des Wassers und steuert daraufhin die Zugabe von Regeneriersalz. In dem Sensor ist eine Quarzglaswendel, durch die Licht geleitet wird. Das Spülwasser fließt in den Sensor, und auf der Wendel schlägt sich Kalk nieder. Dies verändert das R 22.08.2002 | nachricht Nachricht

New antibacterial coating may prolong contact lens life

The hassle of removing and cleaning your contacts every night, or even every month, could become a thing of the past, based on a study involving a new contact lens coating that kills bacteria. The study involved rabbits. The coating: an extremely thin layer of selenium, a naturally occurring element found in soil, some plants and many foods we eat. The rabbits showed no ill effects after two consecutive months of wearing the coated lenses, according to Ted Reid, Ph.D., of Texas Te 22.08.2002 | nachricht Nachricht

Ein Werkstoff mit Zukunftsperspektiven in der Automobil-Industrie

BTU-Professor Wagner erhält einen von zwei "Honda German Grants" Für den japanischen Großtechnologiekonzern Honda ist Prof. Dr. Lothar Wagner ein Hoffnungsträger. Der Inhaber des Lehrstuhls Metallkunde und Werkstofftechnik an der Brandenburgischen Technischen Universität Cottbus (BTU) bekam einen der beiden "German Initiation Grants", die die Japaner in diesem Jahr an deutsche Universitäten und Forschungseinrichtungen vergaben. 30.000 Euro erhält Prof. Wagner als Anschubfinanzierung für e 20.08.2002 | nachricht Nachricht

Entdeckung beim Verbund

Die Anwendungsforscher der BASF in Ludwigshafen haben eine neue, hoch effiziente Methode entwickelt, um Kunststoffe und Metall zu einem Hybridbauteil zu verbinden. Bei dem mechanischen Fügeverfahren werden mit Hilfe eines Stempels sogenannte "Kragen" in ein Metallblech eingedrückt. Durch ihre spezielle Form sorgen diese Kragen im fertigen Bauteil für einen festen Verbund mit dem Kunststoff. In einem zweiten Schritt werden die Kragen des Metallteils in den Kunststoff hinein gedrückt - 19.08.2002 | nachricht Nachricht

Hightech-"Tapete" bringt Lärmschutz für Fluggäste

Boeing-Wissenschaftler entwickeln Schall isolierende Matten Boeing-Wissenschaftler entwickeln Schall isolierende Matten, die Flugzeugkabinen deutlich leiser machen sollen. Die so genannte Hightech-"Tapete" nutzt Druckluft, die den Schall aktiv unterdrückt. Die Entwickler der Matte, die F&E-Abteilung von Boing, Phantom Works, bezeichnen ihre neue Technologie als "fluidic wallpaper". "Wir befinden uns noch in der frühen Entwicklungsphase und eine Reihe von Tests stehen noch aus. Das Sys 14.08.2002 | nachricht Nachricht

Polyamid steuert Polyamid - die besondere Art der Kreislaufwirtschaft

Ein Standardkunststoff im Großeinsatz: Flammgeschütztes Ultramid der BASF in Schaltanlagen von ABB Außen: Ultramid B Zuverlässig, sicher, funktional und ästhetisch: Von den modularen Niederspannungs-Schaltanlagen (MNS®) der ABB für die Steuerung komplexer Produktionsprozesse werden diese Eigenschaften gefordert. Nicht nur zur Funktion, sondern auch zur Ästhetik trägt seit kurzem die BASF bei, denn Teile der Bedienfronten der MNS-Anlagen bestehen aus Ultramid® B, einem Pol 07.08.2002 | nachricht Nachricht

Polyvinylamin: Der maßgeschneiderte Anzug für bioverträgliche Werkstoffe

Polymerchemiker der TU Chemnitz ist es gelungen, ein völlig neues Polymer nur 0,5 Nanometer dünn auf feste Oberflächen aufzubringen. Diese von außen steuerbare Polyelektrolytschicht dürfte vor allem die Medizin interessieren: Sie hilft, dass Implantate bioverträglich einwachsen und ist grundsätzlich in der Lage, medizinische Wirkstoffe im Organismus genau dorthin zu transportieren, wo sie gebraucht werden. Um die unlöslichen Strukturen des Hybridmaterials, auf der die neue Polyelektrolytsch 07.08.2002 | nachricht Nachricht
Seite anfang | 598 | 599 | 600 | 601 | 602 | ende

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

Im Focus: Hammer-on – wie man Atome schneller schwingen lässt

Schwingungen von Atomen in einem Kristall des Halbleiters Galliumarsenid (GaAs) lassen sich durch einen optisch erzeugten Strom impulsiv zu höherer Frequenz verschieben. Die mit dem Strom verknüpfte Ladungsverschiebung zwischen Gallium- und Arsen-Atomen wirkt über elektrische Wechselwirkungen zurück auf die Schwingungen.

Hammer-on ist eine von vielen Rockmusikern benutzte Technik, um mit der Gitarre schnelle Tonfolgen zu spielen und zu verbinden. Dabei wird eine schwingende...

Im Focus: Kryoelektronenmikroskopie: Hochauflösende Bilder mit günstiger Technik

Mit einem Standard-Kryoelektronenmikroskop erzielen Biochemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) erstaunlich gute Aufnahmen, die mit denen weit teurerer Geräte mithalten können. Es ist ihnen gelungen, die Struktur eines Eisenspeicherproteins fast bis auf Atomebene aufzuklären. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift "PLOS One" veröffentlicht.

Kryoelektronenmikroskopie hat in den vergangenen Jahren entscheidend an Bedeutung gewonnen, besonders um die Struktur von Proteinen aufzuklären. Die Entwickler...

Im Focus: Electron cryo-microscopy: Using inexpensive technology to produce high-resolution images

Biochemists at Martin Luther University Halle-Wittenberg (MLU) have used a standard electron cryo-microscope to achieve surprisingly good images that are on par with those taken by far more sophisticated equipment. They have succeeded in determining the structure of ferritin almost at the atomic level. Their results were published in the journal "PLOS ONE".

Electron cryo-microscopy has become increasingly important in recent years, especially in shedding light on protein structures. The developers of the new...

Im Focus: Neue Schlankheitstipps für Computerchips

Lange Zeit hat man in der Elektronik etwas Wichtiges vernachlässigt: Wenn man elektronische Bauteile immer kleiner machen will, braucht man dafür auch die passenden Isolator-Materialien.

Immer kleiner und immer kompakter – das ist die Richtung, in die sich Computerchips getrieben von der Industrie entwickeln. Daher gelten sogenannte...

Im Focus: Elektrische Spannung aus Elektronenspin – Batterie der Zukunft?

Forschern der Technischen Universität Ilmenau ist es gelungen, sich den Eigendrehimpuls von Elektronen – den sogenannten Elektronenspin, kurz: Spin – zunutze zu machen, um elektrische Spannung zu erzeugen. Noch sind die gemessenen Spannungen winzig klein, doch hoffen die Wissenschaftler, auf der Basis ihrer Arbeiten hochleistungsfähige Batterien der Zukunft möglich zu machen. Die Forschungsarbeiten des Teams um Prof. Christian Cierpka und Prof. Jörg Schumacher vom Institut für Thermo- und Fluiddynamik wurden soeben im renommierten Journal Physical Review Applied veröffentlicht.

Laptop- und Handyspeicher der neuesten Generation nutzen Erkenntnisse eines der jüngsten Forschungsgebiete der Nanoelektronik: der Spintronik. Die heutige...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

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

Wind trägt Mikroplastik in die Arktis

14.07.2020 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nanoelektronik lernt wie das Gehirn

14.07.2020 | Informationstechnologie

Anwendungslabor Industrie 4.0 der THD: Smarte Lösungen für die Unikatproduktion

14.07.2020 | Informationstechnologie

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