Materialwissenschaften

Heidelberger Wissenschaftler entwickeln neuartigen organisch-anorganischen Halbleiter. Einen Halbleiter, der effizient Licht erzeugt und gleichzeitig dem Licht eine bestimmte Drehung gibt, hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Felix Deschler vom Physikalisch-Chemischen Institut der Universität Heidelberg entwickelt. Dieses sogenannte chirale hybride Perowskit-Material birgt nach Angaben der Wissenschaftler ein hohes technologisches Potential, das in Anwendungen der Optoelektronik, Telekommunikation und Informationsverarbeitung zum Einsatz kommen kann. Die Erzeugung von hellem, zirkular polarisiertem Licht ist ein seit langem angestrebtes Ziel in der Materialwissenschaft….

Wälzlager werden überall dort eingebaut, wo sich etwas dreht. Das breite Einsatzgebiet reicht von der großen Windkraftanlage bis zur kleinen elektrischen Zahnbürste. In Bezug auf ihre Qualität müssen die Lager aus Stahlbauteilen sorgfältig ausgewählt und geprüft werden. Maßgeblichen Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Stahls hat die Korngröße. Bislang wird die Größe der Kristallite per Sichtprüfung durch Metallographinnen und Metallographen bewertet – eine fehleranfällige Methode. Forschende am Fraunhofer IWM haben nun in Zusammenarbeit mit der Schaeffler Technologies AG ein Deep…

Photovoltaikzellen aus organischen Verbindungen sind leicht und biegsam, weshalb sie als sehr vielversprechend gelten. Ein internationales Forschungsnetzwerk unter Leitung der TU Graz möchte nun die Stabilität der Materialien erhöhen. Solarzellen aus Silizium gibt es seit rund 70 Jahren. Solarzellen aus organischen Verbindungen sind hingegen recht neu, eröffnen für die emissionsfreie Stromproduktion aber neue Möglichkeiten. Organische Solarzellen erreichen Wirkungsgrade von bis zu 19 Prozent, sind aber extrem dünn, leicht, und biegsam. Aufgebracht auf transparente Folie können sie in verschiedensten geometrischen Formen…

Zweidimensionale Materialien wie Graphen faszinieren mit erstaunlichen Eigenschaften. Jülicher Forschende haben nun gemeinsam mit Partnern des indischen Instituts für Technologie in Patna und der australischen Universität Newcastle ein besonderes Material dieser Art hergestellt, das einen metallischem Charakter aufweist. Es besteht aus einer Schicht aus Molybdänatomen, die gerade einmal eine Atomlage dünn ist, und wird auch als „Molybdänen“ bezeichnet. Den Wissenschaftlern gelang es, aus dem Metall Molybdän eine Schicht zu fertigen, die gerade einmal eine Atomlage dünn ist. Das neue Material…

Forschungsvorhaben hat schnelle industrielle Umsetzung zum Ziel. Stationäre Energiespeicher zur Entlastung des öffentlichen Stromnetzes bei auftretenden Lastspitzen sind ein wichtiger Bestandteil zur Umsetzung der Energiewende. Zink-Ionen-Batterien stehen für diese und andere Anwendungen seit längerem im Fokus – bislang jedoch ohne kommerziellen Erfolg. Wie eine industrielle Umsetzung gelingen kann, wird nun in dem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt »Wässrige Zink-Ionen-Batterien ZIB2« untersucht. Zentrale Entwicklungsziele sind die Verwendung von unkritischen, kostengünstigen Materialien, eine Erhöhung des Wirkungsgrades und Verlängerung der Lebensdauer sowie die Anwendung…

Damit das Sonnenlicht optimal von Photovoltaik-Modulen genutzt werden kann, müssen diese regelmäßig gereinigt werden. Chemische Reinigungszusätze sollen dabei die Reinigungswirkung verstärken. Diese können jedoch ein hohes Schädigungspotenzial mit sich bringen. Das Fraunhofer-Center für Silizium-Photovoltaik CSP hat ein Prüfverfahren entwickelt, um die Materialverträglichkeit solcher Reinigungsmittel und Auswirkungen auf die Funktionalität von Modulen zu untersuchen. Verschmutzungen auf PV-Modulen haben verschiedene Ursachen. Neben Staub und Pollen kommt es auch durch Emissionen der Industrie, des Verkehrs und der Landwirtschaft zu hartnäckigen Verschmutzungen. Durch diese…

Anwendungsforschung an Bauteilen der Federnindustrie erfolgreich- Am 31. August 2023 versammelten sich Expert_innen aus der Industrie sowie Vertreter_innen des Verbands der deutschen Federnindustrie (VDFI) im Technologie- und Forschungszentrum Wismar (TFZ), um die beeindruckenden Ergebnisse eines Forschungsprojekts zu feiern, das die Welt der Federnherstellung einen entscheidenden Schritt voranbringt. Das Projekt mit dem Titel “Rissdetektion mittels Schallemission in der Anwendung an Bauteilen der Federnindustrie” (AiF/IGF 20846) wurde am Bereich Maschinenbau/Verfahrens- und Umwelttechnik der Fakultät für Ingenieurwissenschaften der Hochschule Wismar durchgeführt. Unter der…

Neues Materialkonzept ermöglicht kostengünstigere Produktion von blauen organischen Leuchtdioden. Blaue organische Leuchtdioden (OLEDs), die in Smartphones, Fernsehern oder anderen Geräten eingesetzt werden können, sind bislang noch schwierig herzustellen. Ein Forscherteam um Gert-Jan Wetzelaer vom Max-Planck-Institut für Polymerforschung hat nun ein neues Materialkonzept entwickelt, mit dem blaue OLEDs einfach und kostengünstig hergestellt werden können. Die Effizienz der entwickelten Leuchtdiode ist bereits vergleichbar mit kommerziell erhältlichen Leuchtdioden, die einen weitaus komplexeren Aufbau haben. Rot, Grün und Blau: Die drei Grundfarben werden in…

Materialforschende steigern Bewegungsleistung von Hydrogel erheblich. In der Industrie werden Roboter aus Metall und anderen festen Materialien bereits vielfach eingesetzt. Doch für feinmotorische Tätigkeiten und die Interaktion mit Menschen wie in der Pflege oder Medizin sind sie zu starr und zu schwerfällig. An Robotern aus weichen Materialien wird daher bereits intensiv geforscht: Inspirationen aus der Natur, wie Quallen, Regenwürmer, Fische oder der menschliche Körper sollen „Soft-Roboter“ ermöglichen, die sich flexibel bewegen und an ihre Umgebung anpassen können. Dr. Margarethe Hauck…

Mechanische Lager und Getriebe, wie sie in Elektrofahrzeugen und Windkraftanlagen vorkommen, werden meist mit Schmierstoffen versorgt, um Reibung und Verschleiß zu mindern. Allerdings können an diesen Bauteilen elektrische Spannungen anliegen, die die Funktionsweise der Schmierstoffe so stark beeinträchtigen, dass Schäden an den tribologischen Kontakten entstehen. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Werkstoffmechanik IWM haben im Verbundprojekt »Lube.Life« ein virtuelles Schmierstofflabor entwickelt, mit dem sich die Auswirkungen elektrischer Felder auf die Stabilität von Schmierstoffen vorhersagen lassen. Damit sind maßgeschneiderte Formulierungen neuer Schmiermittel möglich….

Neuer Kunststoff schützt vor Flammen – und vor Verschwendung. Empa-Forschende haben ein Epoxidharz entwickelt, das sich reparieren und recyceln lässt – und zudem schwer entflammbar und mechanisch widerstandsfähig ist. Mögliche Anwendungen reichen von Beschichtungen für Parkettböden bis hin zu Verbundwerkstoffen für Züge und Flugzeuge. Epoxidharze sind widerstandsfähige und vielseitige Kunststoffe. In Kombination mit Glas- oder Kohlenstofffasern werden sie beispielsweise zur Herstellung von Bauteilen für Flugzeuge, Autos, Züge, Schiffe und Windkraftanlagen verwendet. Solche faserverstärkten Kunststoffe auf Epoxidbasis haben auszeichnete mechanische und…

Forscher der Universität Bayreuth haben gemeinsam mit Partnern in China und den USA ein Oxidglas mit bisher unerreichter Bruchfestigkeit hergestellt. Unter hohen Drücken und Temperaturen ist es ihnen gelungen, ein Aluminosilikatglas parakristallisieren zu lassen. Die dadurch entstandenen kristallähnlichen Strukturen bewirken, dass das Glas sehr hohen Belastungen standhält, und bleiben unter normalen Umgebungsbedingungen erhalten. Die Parakristallisation erweist sich damit als vielversprechendes Verfahren zur Herstellung extrem bruchfester Gläser. In “Nature Materials” stellen die Forscher ihre Ergebnisse vor, an denen auch das Deutsche…

Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien (APL) werden sehr oft zur Verpackung von Lebensmitteln verwendet, stellen jedoch eine Herausforderung beim Kunststoffrecycling dar. Forscher unter Leitung des Bayreuther Physikochemikers Prof. Dr. Markus Retsch haben jetzt ein Upcycling-Verfahren entwickelt, das derartigen Folien eine innovative Zweitverwendung ermöglicht. Eine einfach aufzutragende Beschichtung verwandelt benutzte APL-Verpackungen in vielseitig anwendbare Kühlfolien, die einem weiteren globalen Problem entgegenwirken: dem hohen Energiebedarf für Kühlsysteme. In „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“ und „Advanced Materials Technologies“ werden die Forschungsergebnisse vorgestellt. Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien – kurz APL (Aluminum-Plastic…

Laser sind für die Materialverarbeitung unerlässlich. Mit ihnen kann man schneiden, schweißen oder Material abtragen. Mit einer speziellen Art von Lasern, den Femtosekunden-Lasern, lassen sich hochpräzise Mikrostrukturen erzeugen, wie sie beispielsweise für Smartphone-Displays oder Automobiltechnik benötigt werden. Eine günstigere und effizientere Lasertechnik will Prof. Dr. Clara Saraceno von der Ruhr-Universität Bochum in die Anwendung bringen. Zu diesem Zweck erhält sie einen Proof of Concept Grant vom Europäischen Forschungsrat (ERC), der mit 150.000 Euro dotiert ist. Das Projekt „Ultrafast 2.1 µm…

…bereitet den Weg für eine nachhaltige Photochemie. Forschende aus Mainz und Kaiserslautern nutzen eine Molybdänverbindung für Photokatalyse und Photonen-Aufwärtskonversion. Die Art und Weise, wie wir Energie erzeugen und nutzen, bedarf dringend einer Änderung. Daher arbeiten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler intensiv daran, nachhaltige und gleichzeitig kostengünstige Materialien für lichtgetriebene chemische Anwendungen zu finden. Die bisherige Forschung konzentrierte sich größtenteils auf Verbindungen der teuren Edelmetalle oder Seltenen Erden, von denen es nur begrenzte Vorkommen gibt beziehungsweise deren Abbau sehr energieaufwendig ist. Große Fortschritte…

…mit unidirektionaler Glasfaserverstärkung. Glasfaser-Polyamid-Tapes für den Einsatz in innovativen und kosteneffizienten Leichtbaustrukturen für die Großserienfertigung haben die DOMO Engineering Plastics GmbH und das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS entwickelt. Die Hochleistungs-Halbzeuge bieten vielseitige Anwendungsmöglichkeiten vom Automobilbau bis zur Raumfahrt. Faserverbundkunststoffe, die metallische Materialien und Konstruktionen ersetzen können, spielen mit Blick auf den Klimaschutz und damit auch auf die Reduktion des CO2-Ausstoßes eine wesentliche Rolle. Mittels Leichtbaus können Roh- und Werkstoffe, Kosten und Energie bei der Herstellung sowie…