Materialwissenschaften

…für den afrikanischen Markt. Der Kasseler Produktdesigner Johannes Kastner will im Senegal eine Recyclingwerkstatt gründen, um Plastikmüll zu verringern. Unmengen von Plastikmüll stellt einen klassischen Fall von globaler Umweltverschmutzung dar. Bis zu 13 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle landen jährlich vom Land aus in den Ozeanen. Für den Kunsthochschulabsolventen Johannes Kastner gehen die Bestrebungen zur Eindämmung von Plastikmüll zu langsam vorwärts: „Die Bewegungen rund um die Themen Plastikmüllreduzierung und mehr Recycling empfinde ich als schleppend. Besonders im globalen Süden zeichnen sich die…

Fundamentale Beobachtung in der Materialwissenschaft. Metallische Gläser sind Legierungen, die bei schnellem Abkühlen nicht kristallisieren. Ihre Atome verleihen dem Material Eigenschaften, die ganz anders sind als die eines Materials aus denselben Grundstoffen, das langsamer abgekühlt wurde. Dieser so genannte Glasübergang steht im Mittelpunkt von Isabella Gallinos Forschungen. Gemeinsam mit einem internationalen Team konnte sie nun herausfinden, dass sich unterschiedlich große Proben aus denselben Grundstoffen anders verhalten – wenn sie eine gewisse Größe nicht überschreiten. Diese Erkenntnis ebnet den Weg für…

Chemikalienschutzanzüge (CSA) schützen vor Kontakt mit chemischen, biologischen oder radioaktiven Stoffen. Die Anzüge bringen gut und gerne 25 Kilogramm auf die Waage. Neue Materialien und ein verbessertes Design erhöhen den Tragekomfort. Integrierte Sensorik überwacht die Vitalfunktionen. Bei Gefährdungen durch chemische, biologische oder radioaktive Stoffe schützen Chemikalienschutzanzüge (CSA) Menschen vor körperlichem Kontakt. CSA bestehen aus Atemgerät, Kopfschutz, Tragegestellen und dem Anzug selbst. So kommt ein Gewicht von rund 25 Kilogramm zusammen. Der Aufbau aus einem mehrfach beschichteten Gewebe macht die CSA…

Terahertz-Messsystem für Slush-Häute. Über 358 000 Menschen kamen in Deutschland 2022 laut Statistischem Bundesamt bei Verkehrsunfällen zu Schaden. Oft verhindert ein Airbag dabei Schlimmeres. Während der Fahrt liegt er gut verborgen unter einer hochwertigen Kunststoff-Oberfläche: der Slush-Haut. Doch Material und eingebrachte Sollrissstelle müssen optimal aufeinander abgestimmt sein, sodass der Airbag sich im Ernstfall voll entfalten kann. Um dies sicherzustellen, kommt zur Überprüfung der Slush-Häute nun Spitzentechnologie zum Einsatz: Das Fraunhofer ITWM in Kaiserslautern hat ein handgeführtes Terahertz-Messsystem entwickelt, mit dem…

Kick-off-Meeting des Projekts »ScaleH2« Shipping the sunshine – Wie bekommt man grünen Wasserstoff kosteneffizient von Australien nach Deutschland? Dieser Fragestellung geht das Fraunhofer IST gemeinsam mit deutschen und australischen Projektpartnern nach. Das Konsortium plant dabei über Machbarkeitsstudien hinauszugehen und durch validierte Entwicklungen in der Elektrolyse-Technologie und modellbasierte Bewertungen der Wasserstoff-Wertschöpfungskette grünen Wasserstoff aus Australien nach Deutschland zu transportieren. Ziel des Projekts »ScaleH2« der Förderinitiative HyGATE des BMBF ist die Nutzung skalierbarer PEM-Elektrolyse-Stacks mit innovativen Materialien, um erneuerbaren Wasserstoff kosteneffizient zu…

Neue Methode um unkonventionelle Materialien zu formen. Ein heißes Bad bedeutet für viele Menschen Entspannung. Für Wissenschafter:innen ist es jedoch ein Ort, an dem sich Moleküle oder winzige Bausteine treffen, um Materialien zu bilden. Dafür benützen Forscher:innen am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) sogar die Energie von schwimmenden Bakterien. Wie das funktioniert, und welche potenziellen Nachhaltigkeitsvorteile sich aus diesem innovativen Ansatz ergeben könnten, zeigt eine aktuelle Studie in Nature Physics. Man weiß nie, wann einem zündenden Ideen kommen….

Forschende des KIT entwickeln aus Enzymen eine neue Material-Klasse für Biokatalyse-Prozesse. Die industrielle Biokatalyse mit Enzymen gilt als „Gamechanger“ bei der Entwicklung einer nachhaltigen chemischen Industrie. Mithilfe von Enzymen kann eine eindrucksvolle Bandbreite an komplexen Molekülen wie pharmazeutische Wirkstoffe unter umweltfreundlichen Bedingungen synthetisiert werden. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) haben nun eine neue Klasse von Materialien entwickelt, indem sie Enzyme als Schäume hergestellt haben, die eine enorme Haltbarkeit und Aktivität besitzen. Über ihre Ergebnisse berichten die Forschenden in…

Neues Materialkonzept eliminiert unerwünschte Effekte durch Verunreinigungen in organischen Leuchtdioden. Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind inzwischen weit verbreitet. Für den Einsatz in Displays werden zusätzlich zu den Grundfarben Rot und Grün auch blaue OLEDs benötigt. Insbesondere bei blauen OLEDs führen Verunreinigungen zu starken elektrischen Verlusten, die teilweise durch hochkomplexe und teure Aufbauten umgangen werden können. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Polymerforschung hat nun ein neues Materialkonzept entwickelt, das potentiell effiziente blaue OLEDs mit einer stark vereinfachten Struktur ermöglicht. Von Fernsehern bis…

Polymere sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie stellen aber nur einen kleinen Ausschnitt aus der riesigen Zahl der Polymere dar, die es theoretisch geben könnte. Prof. Dr. Christopher Kuenneth an der Universität Bayreuth hat jetzt mit Forschungspartnern in Atlanta/USA ein digitales System entwickelt, das einen außerordentlich hohen wirtschaftlichen, technologischen und ökologischen Nutzen verspricht: Aus rund 100 Millionen theoretisch möglicher Polymere kann es mit einer bisher unerreichten Geschwindigkeit genau diejenigen Materialien herausfiltern, die für anvisierte Anwendungen am besten geeignet…

… die sich an Bewegungen und Umweltbedingungen anpassen. Ein weiches Exoskelett zur Unterstützung von Schlaganfallpatienten oder Pflaster zur kontrollierten Abgabe von Arzneimitteln müssen aus Materialien bestehen, die sich intelligent und selbstständig an die Bewegungen der Träger*innen sowie an wechselnde Umweltbedingungen anpassen. Materialwissenschaftler*innen der Universität Stuttgart und Pharmazeut*innen der Universität Tübingen haben nun gemeinsam autonom schaltbare Polymermaterialien entwickelt, die genau dies leisten können. Über die Forschungsergebnisse berichtet das führende Fachmagazin Advanced Materials Technologies. In der Publikation „Autonomous Adaption of Intelligent Humidity-Programmed…

Im Juni hat das vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden koordinierte EU-weite Forschungsprojekt STEEP UP seine Arbeit zur Entwicklung neuartiger Absorbermaterialien für vakuum-basierte, organische Solarzellen aufgenommen. Diese Technologie wurde von der Heliatek GmbH entwickelt und wird als Heliateks organisches Solarfolienprodukt HeliaSol® vermarktet.   STEEP UP vereint vier führende europäische Forschungsinstitute mit Heliatek, um die Entwicklung der nächsten Generation organischer Solarmaterialien zu beschleunigen – mit höherem Wirkungsgrad und ohne Abstriche bei der Haltbarkeit der Materialien. Das Projekt wird im Rahmen des EU-Programms…

Mittels 3D-Druck biologisch abbaubare Sensoren und Displays herstellen? Ein Material, mit dem genau das möglich ist, haben Forschende aus dem Empa-Labor «Cellulose & Wood Materials» auf Basis von Cellulose entwickelt. Das Gemisch aus Hydroxpropyl-Cellulose, Wasser, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Cellulose-Nanofasern verändert je nach Temperatur und Dehnung seine Farbe – und dies ganz ohne Zusatz von Pigmenten. Ein elastisches Material, das seine Farbe verändert, Strom leitet, sich 3D-drucken lässt und dazu noch biologisch abbaubar ist? Das ist nicht bloss eine Wunschvorstellung der Wissenschaft:…

Durch den Klimawandel steigen die Temperaturen und Unwetter nehmen zu. Vor allem in den Innenstädten werden die Sommer für die Menschen zur Belastung. Durch Nachverdichtung wird zwar bestehende Infrastruktur genutzt und Zersiedelung vermieden, aber es steigt der Anteil an versiegelten Flächen. Das wirkt sich negativ auf Umwelt und Klima aus. Fassadenbegrünungen bringen hier mehr Grün in die Städte. Werden textile Speicherstrukturen eingesetzt, können sie sogar aktiv zum Hochwasserschutz beizutragen. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung (DITF) haben eine entsprechende…

In hoher Qualität abgewickelt: Der Absatzmarkt für Kunststoffprodukte wächst. Zugleich nimmt die Umweltbelastung durch nicht-abbaubare Kunststoffe zu und erfordert neue Recyclingstrategien. Am Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT in Aachen haben Forschende einen Recyclingprozess entwickelt, um das Faserverbundmaterial gebrauchter Drucktanks in einem Ablöseprozess zurückzugewinnen und für neue Leichtbauprodukte wiederzuverwerten. Ziel ist es, Faserverbundkunststoffe (FVK) zu recyceln, ohne dass es zu deutlichen Einbußen der Produktqualität kommt. Dem Fraunhofer-Team ist dies im Forschungsprojekt »Tankcycling« nun gelungen: Über 90 Prozent der mechanischen Eigenschaften bleiben erhalten….

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat das weltweit erste zertifizierte Referenzmaterial für Kathodenmaterial von Lithium-Ionen-Akkus entwickelt. Es erlaubt, die Qualitätssicherung und Weiterentwicklung im Bereich der derzeit leistungsstärksten und erfolgreichsten Batterietypen weiter voranzutreiben. Gleichzeitig ermöglicht es, Recyclingverfahren zu verbessern und damit Recyclingquoten, wie sie die künftige EU-Batterieverordnung vorschreibt, einzuhalten und so die Nachhaltigkeit von Lithiumbatterien zu steigern. Kathoden sind ein entscheidender Bestandteil von elektrischen Batterien und spielen eine Schlüsselrolle für die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Energiespeichersystemen. Um die Leistung…

«FireDrone» unterstützt die Feuerwehr… Forscher der Empa und des «Imperial College London» entwickeln eine hitzeresistente Drohne, die bei einem Gebäude- oder Waldbrand den Gefahrenherd aus nächster Nähe analysieren kann. So können Feuerwehrleute die Strategie eines Hochrisiko-Einsatzes optimieren, bevor sie die Gefahrenzone betreten. Wo andere rausrennen, müssen sie hinein: Feuerwehrleute begeben sich bei Rettungseinsätzen in gefährliche Situationen – mitunter mitten ins Flammenmeer. Im vergangenen Jahr rückten die schweizerischen Feuerwehren für mehr als 12’000 Einsätze zur Brandbekämpfung aus. Da in einem brennenden…