Materialwissenschaften

Museumsschiffe fit für die Zukunft machen? Diese Idee steckt hinter dem neuen Kooperationsprojekt „NaSchiff“ vom Deutschen Schifffahrtsmuseum (DSM) / Leibniz-Institut für Maritime Geschichte in Bremerhaven und dem Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien (IWT) an der Universität Bremen. Die Forschenden denken erstmals Denkmalschutz, Materialforschung und maritime Museumspraxis zusammen. Start ist der 1. Oktober, die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Forschungsprojekt. Schiffe sind nicht fürs Museum gebaut – sie sind genau genommen Wegwerfprodukte mit einem klar definierten Lebenszyklus von maximal vier Jahrzehnten….

Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bayreuth hat ein Metall entdeckt, das elektrische Leitfähigkeit mit innerer Polarität kombiniert. Dadurch ist es in der Lage, eine sogenannte zweite harmonische Generation zu erzeugen – ein optischer Effekt, der normalerweise ausschließlich bei Nichtmetallen vorkommt und insbesondere für Sensorik und Elektrotechnik von Interesse ist. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forschenden im Journal of the American Chemical Society. —What for? Materialien, die gleichzeitig Strom leiten und Licht beeinflussen können, sind für viele moderne Technologien…

Neue Forschung, die erfolgreich leistungsstarkes, langwelliges Licht auf die Nanoskala komprimiert, könnte Fortschritte in der Terahertz-Optik und bei optoelektronischen Geräten ermöglichen, geleitet von Vanderbilt und dem Fritz-Haber-Institut. Neue Forschung, die erfolgreich leistungsstarkes, langwelliges Licht auf die Nanoskala komprimiert, könnte Fortschritte in der Terahertz-Optik und bei optoelektronischen Geräten ermöglichen, geleitet von Vanderbilt und dem Fritz-Haber-Institut Josh Caldwell, Professor für Maschinenbau und Direktor des interdisziplinären Graduiertenprogramms für Materialwissenschaften an der Vanderbilt University, und Alexander Paarmann vom Fritz-Haber-Institut leiteten ein internationales Forschungsprojekt, das…

Forschungsteam weist Floquet-Effekte in Graphen nach und ebnet Weg für zielgenaue AnwendungGraphen ist ein außergewöhnliches Material – nur eine Atomlage dick, aber extrem leitfähig und stabil. Es kommt deshalb in vielen Bereichen zum Einsatz, etwa in flexiblen Displays, hochempfindlichen Sensoren, leistungsstarken Batterien und effizienten Solarzellen. Eine neue Studie hebt das Potenzial nun noch auf ein neues Level: Zum ersten Mal haben Forschende an der Universität Göttingen gemeinsam mit Kollegen aus Braunschweig, Bremen und der Schweiz direkt beobachtet, wie in Graphen…

Biokunststoffe stehen seit vielen Jahren im Zentrum der Suche nach umweltfreundlichen Alternativen zu konventionellen Kunststoffen. Sie können den Bedarf an fossilen Rohstoffen reduzieren, schonen Ressourcen und tragen dazu bei, den CO₂-Ausstoß zu senken. Für industrielle Anwendungen sollten sie jedoch nicht nur nachhaltig sein, sondern sich auch gut verarbeiten lassen. Genau daran arbeitet das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP im Potsdam Science Park und stellt seine Entwicklungen im Bereich biobasierter und bioabbaubarer Kunststoffe auf der K Messe 2025 vor, der internationalen…

Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der Universität Bayreuth hat erstmals gezeigt, welche Bausteine sich für eine präzise Kunststoffproduktion mit Schwefelatomen eignen. Diese schwefelhaltigen Kunststoffe können leichter zersetzt werden als übliche Kunststoffe und könnten so neue Recyclingwege eröffnen. Über ihre Erkenntnisse berichten die Forschenden im Fachjournal Angewandte Chemie International Edition. What for? Kunststoffe sind allgegenwärtig, sie finden sich in Verpackungen, Elektronikteilen oder Medizinprodukten. Doch sie hinterlassen ein riesiges Müllproblem: Viele herkömmliche Kunststoffe zerfallen nicht oder nur sehr schwer. Deshalb ist Forschung…

Empa-Forschenden ist es gelungen, organische Porphyrin-Moleküle mit funktionellen Metallzentren an ein Graphen-Nanoband zu binden, und das mit atomarer Präzision. Das resultierende Hybridsystem ist magnetisch und elektronisch gekoppelt und ermöglicht eine Vielzahl von Anwendungen in der molekularen Elektronik, von chemischen Sensoren bis hin zu Quantentechnologien. Organische Chemie, die Chemie der Kohlenstoffverbindungen, ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Bei vielen biochemische Prozesse spielen aber auch Metalle eine Schlüsselrolle. Wenn es darum geht, die grossen und schweren Metallatome mit den leichten…

Weltweit werden Alttextilien noch immer in den seltensten Fällen recycelt und stapeln sich zu riesigen Müllbergen. Zuletzt machte eine Studie der Boston Consulting Group (BCG) auf diesen Missstand aufmerksam. Die niedrige Quote der Wiederverwertung liegt allerdings auch darin begründet, dass nur ein geringer Prozentsatz der Alttextilien überhaupt für das Recycling zu hochwertigem Material und für anspruchsvolle Anwendungen geeignet ist. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) setzen mit ihrer Forschung an dieser Problematik an. Europas größtes Textilforschungszentrum hat…

Zinn-Perowskit-Solarzellen sind nicht nur ungiftig, sondern auch potenziell stabiler als bleihaltige Perowskit-Solarzellen. Allerdings sind sie auch deutlich weniger effizient. Nun gelang einem internationalen Team eine deutliche Verbesserung: Das Team identifizierte chemische Verbindungen, die von selbst eine molekulare Schicht bilden, welche sehr gut zur Gitterstruktur von Zinn-Perowskiten passt. Auf dieser Monolage lässt sich Zinn-Perowskit mit hervorragender optoelektronischer Qualität aufwachsen. Perowskit-Halbleiter sind ein spannendes neues Material für Solarzellen. Sie sind extrem dünn und flexibel, einfach und günstig herzustellen und hoch effizient. Bevor…

In einem neuartigen Ansatz haben Forschende der Universität Bayreuth und der Hong Kong University of Science and Technology erstmals ein sogenanntes Multiagentensystem im Batteriedesign eingesetzt. Mit diesem KI-basierten Tool lassen sich Vorschläge für neue Materialien für Batterien deutlich schneller generieren, was das Design von langlebigen und nachhaltigen Next-Generation-Batterien vorantreibt. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden im renommierten Fachjournal Advanced Materials. What for? Für die globale Energiewende sind nachhaltige und langlebige Batterien von zentraler Bedeutung. Um die Lebensdauer und Kapazität von…

Forschende des Forschungszentrums Jülich und des Leibniz-Instituts für innovative Mikroelektronik (IHP) haben ein Material entwickelt, das es bislang nicht gab: eine stabile Legierung aus Kohlenstoff, Silizium, Germanium und Zinn. Die neue Verbindung, abgekürzt CSiGeSn, eröffnet neue Möglichkeiten für Anwendungen an der Schnittstelle von Elektronik, Photonik und Quantentechnologie. Das Besondere: Alle vier Elemente stammen wie Silizium aus der vierten Hauptgruppe des Periodensystems. Das macht die Legierung kompatibel mit dem Standardverfahren der Chipindustrie, dem sogenannten CMOS-Prozess – ein entscheidender Vorteil. „Mit der…

Natürliche Kristalle faszinieren den Menschen durch ihre teils leuchtenden Farben, ihre nahezu makellose Gestalt und ihre vielfältigen symmetrischen Formen. Unter den zahllosen bekannten Mineralen finden sich auch immer wieder Materialien mit ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften. Etwa Atacamit, der bei tiefen Temperaturen ein magnetokalorisches Verhalten zeigt – also seine Temperatur durch Anlegen eines Magnetfeldes drastisch verändert. Diese seltene Eigenschaft hat nun ein internationales Team unter Federführung der TU Braunschweig und des HZDR untersucht. Die Ergebnisse könnten langfristig dazu beitragen, neue Materialien für…

Wenn man die Oberflächen von Materialien mit einer speziellen Lasertechnik behandelt, können sie zum Beispiel besser elektrisch leiten oder Bakterien und Viren abweisen. Ein Experte für diese Lasertechnologie sowie für Funktionswerkstoffe aller Art ist Professor Frank Mücklich von der Universität des Saarlandes. Seit 30 Jahren leitet er dort den gleichnamigen Lehrstuhl, vor 15 Jahren gründete er das Steinbeis-Forschungszentrum für Werkstofftechnik und vor fünf Jahren kam die Firma Surfunction hinzu. Die Zukunftsthemen seines Fachgebiets kennt er zudem als Sprecher des Themennetzwerks…

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien haben ein CO2-freies und energiesparendes Verfahren entwickelt, um Nickel für Batterien, Magnete und Edelstahl zu gewinnen. Ihre aktuellen Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Auf den Punkt gebracht• Global rasant wachsende Nickelnachfrage: Der Bedarf an Nickel wird sich bis 2040 voraussichtlich verdoppeln. Gleichzeitig werden bei der konventionellen Herstellung von einer Tonne Nickel, rund 20 Tonnen CO2 emittiert.• Nachhaltiges Verfahren: Wissenschaftler stellen Nickel aus minderwertigen Erzen mit Hilfe von Wasserstoffplasma her – CO2-frei, energieeffizient…

Die Herstellung von Türen für Passagierflugzeuge ist überwiegend Handarbeit. Besonders zeitaufwendig ist die Montage der Türstrukturen mit ihren Schraub- und Nietverbindungen. Viele Zwischenschritte sind erforderlich, um den direkten Kontakt unterschiedlicher Materialien zu vermeiden, der zu Korrosion führt. Werden statt Aluminium, Titan und Duroplasten hauptsächlich thermoplastische Kohlefaserverbundmaterialien (CFK) eingesetzt, die ohne Trennlagen automatisiert miteinander verschweißt werden können, geht es wesentlich schneller – die Fertigungszeit für die Türstruktur sinkt von 110 auf nur noch 4 Stunden. Dies zeigt das Forschungsprojekt »TAVieDA« von…

Das Nanomaterial MXene wird für Batterietechnologie oder als Hochleistungs-Schmiermittel eingesetzt. Bisher entstanden bei der Herstellung giftige Abfallprodukte. An der TU Wien fand man neue Wege. Es ist einer der bedeutsamsten Trends in der Materialwissenschaft: Materialien, die nur aus einer einzigen Schicht von Atomen bestehen, sogenannte „2D-Materialien“, zeigen oft völlig andere Eigenschaften als dickere Schichten aus denselben Atomen. Begonnen hat diese Forschungsrichtung mit dem Nobelpreis-gekrönten Material Graphen. Nun forscht die TU Wien gemeinsam mit den Firmen CEST und AC2T unter anderem…