Materialwissenschaften

Windenergie… Der rasche Ausbau der Windenergie ist zentral für das Gelingen der Transformation. Dabei rückt auch die Betriebsdauer bereits vorhandener Anlagen stärker in den Blick. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt in einem Verbundprojekt ein neues Monitoringsystem, das es ermöglichen soll, bestehende Windkraftanlagen über ihre ursprünglich geplante Lebensdauer hinaus sicher zu nutzen, damit sie einen größeren Beitrag zur Energiewende leisten. Windenergieanlagen sind aktuell für eine Lebensdauer von etwa 20 Jahren ausgelegt. Vor allem der Turm, der bei Onshore-Anlagen…

Wie lange sind Behälter mit hochradioaktivem Abfall technisch sicher? Und welcher Behälter eignet sich für welches Endlager? Dazu hat das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) zwei neue Forschungsprojekte unter Federführung der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) initiiert. Beide Projekte sind im April 2023 gestartet und haben jeweils eine Laufzeit von drei Jahren. „Für das BASE steht als Genehmigungsbehörde die Sicherheit der nuklearen Entsorgung an erster Stelle. Auch nach dem Abschalten der letzten Reaktoren müssen die radioaktiven…

Forschende entwickeln bioabbaubares Supportmaterial – Entsorgung über das Abwasser ohne Mikroplastik – Industriepartner gesucht. Im Vorhaben AquaLoes haben Forschende des Instituts für Kunststofftechnik der Universität Stuttgart (IKT) bioabbaubare Stützstrukturen für den 3D-Druck entwickelt. Sie bestehen hauptsächlich aus Polyhydroxybutyrat-co-valerat (PHBV) und Kochsalz und lassen sich im Wasserbad vom Bauteil ablösen und über das Abwasser entsorgen, ohne dass Mikroplastik entsteht. Das vollständig aus biologischen Quellen stammende PHBV ist in natürlichen Gewässern, auch im Meer, biologisch abbaubar. Um das patentierte Werkstoffkonzept zur Marktreife…

Um Vorgänge im Mikrometerbereich wie etwa die Entladung einer Batterie sichtbar zu machen, brauchte man bisher leistungsfähige Computer, die Tage, wenn nicht gar Monate mit der Auswertung großer Mengen von 4D-Tomographie-Daten beschäftigt waren. Das Verbundprojekt KI4D4E plant nun ein Open-Source-Framework, mit dem Forschende Daten der 4D-Tomographie auf handelsüblichen PCs in kürzester Zeit auswerten und visualisieren können. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Vorhaben mit über 2,5 Millionen Euro. Koordiniert wird es durch das Institut für Technische Informatik…

… ermöglicht realitätsnahe Entwicklung von Bewuchsschutz-Beschichtungen. Bei Offshore-Fundamenten ist die Ansiedlung von Organismen enorm hoch. Dies führt zu veränderten Strömungsverhältnissen, erhöhten Lasten und erschwert Inspektionsaufgaben. Um die Entwicklung von Bewuchsschutz-Beschichtungen für diese Anwendung realitätsnah zu testen, wurde innerhalb des Projekts »ROBUST« eine Testinfrastruktur auf dem Meeresboden in einem speziell gekennzeichneten Forschungsareal vor der Hochseeinsel Helgoland verankert. An dem kubusförmigen, metallischen Unterwasser-Lander können Material- und Beschichtungsproben für die maritime Industrie geprüft und weiterentwickelt werden. Ein Forschungsnetzwerk von regionalen Partnern sorgt für…

THz Laser steuert Kristallgitter von hybriden Solarzellen-Materialien. Trotz rekordverdächtiger LHP-Solarzellenprototypen sind die mikroskopischen Mechanismen, die für die überraschende optoelektronische Leistungsfähigkeit verantwortlich sind, noch nicht umfassend geklärt. Wissenschaftler*innen des Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, der École Polytechnique, der Columbia University und der Freien Universität Berlin konnte die direkte Steuerung der fundamentalen Bewegungen des LHP-Atomgitters demonstrieren. In Zukunft könnte diese präzise Steuerung der atomaren Twist-Bewegung die Erzeugung von neuen Nichtgleichgewichts-Materialeigenschaften ermöglichen und dabei wichtige Hinweise für die Entwicklung neuartiger Solarzellenmaterialien liefern. Um globale Energieprobleme…

Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Universität Jena hat einen vielversprechenden Ansatz entwickelt, die Blutgerinnung auf dem Herzklappenmaterial Titan wesentlich zu reduzieren. Auf sogenannten (110)-Titanoxid-Oberflächen sind die Blutplättchen kaum aktiv, was die Blutgerinnung reduziert. Die Ursache hierfür liegt in dem unterschiedlichen Verhalten von Fibrinogen auf den Materialoberflächen. Etwa 25.000-mal im Jahr werden Menschen in Deutschland künstliche Herzklappen eingesetzt, weil die natürlichen Herzklappen – etwa durch eine Infektion – geschädigt sind. Die mechanischen Herzklappen bestehen u. a. aus Titanoxid und halten…

Additive Fertigung: Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) beteiligt sich mit zwei Experimenten an der 40. Parabelflugkampagne des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), die vom 15. bis zum 25. Mai 2023 in Bordeaux, Frankreich, stattfindet. Ziel ist es, die pulverbasierte additive Fertigung im Weltraum zu optimieren und damit einen Beitrag zu nachhaltigeren Weltraummissionen zu leisten. Bei pulverbasierten 3D-Druckverfahren wird ein Bauteil durch das Aufbringen von Schichten eines fließfähigen Pulvers aufgebaut. Die einzelnen Schichten werden dann mittels Laserstrahl…

Jenaer Materialforschende entwickeln computergestützte Methoden, mit denen neue Gläser mit verbesserten Eigenschaften zeit- und energieeffizienter entwickelt werden können. Glas ist ein ganz besonderes Material: Es lässt sich in nahezu unbegrenzter Vielfalt aus Mischungen beinahe aller Elemente des Periodensystems herstellen. Einzige Voraussetzung ist, dass sich die Bestandteile gemeinsam schmelzen lassen und die Schmelze danach schnell genug abgekühlt wird. Dabei erstarrt das flüssige Gemisch und bildet ein Glas. „Glas ist also eine eingefrorene Flüssigkeit“, veranschaulicht Glaschemiker Prof. Dr. Lothar Wondraczek von der…

EU-Qualifizierungsprogramm bringt internationale Promovierende aus Chemie, Materialforschung und Sensortechnologie zusammen. Luftverschmutzung gilt als eines der größten Umweltprobleme weltweit, wird aber häufig nur mit der Luft im Freien in Verbindung gebracht. Dabei verbringt der Mensch durchschnittlich 22 Stunden pro Tag in Innenräumen, wo Möbel, Teppiche oder Wandfarben im Laufe der Zeit gesundheitlich schädliche Lösungsmittel freisetzen können. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler im internationalen Programm „SENNET“ wollen solche Schadstoffe gezielt nachweisen. Dafür entwickeln sie zuverlässige Sensoren, die auf besonderen, porösen Materialien basieren. An…

Wegweisend für die regenerative Medizin… Materialien aus Spinnenseide können gezielt so verändert oder verarbeitet werden, dass lebende Zellen eines bestimmten Typs an ihnen haften bleiben, wachsen und sich vermehren. Dies haben Forscher*innen der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Scheibel herausgefunden. Zellspezifische Effekte der Materialien können durch biochemische Modifikationen der Seidenproteine, aber auch durch die Oberflächenstrukturierung von Beschichtungen aus Spinnenseide erzeugt werden. Die in „Advanced Healthcare Materials“ und „Advanced Materials Interfaces“ veröffentlichten Forschungsergebnisse sind wegweisend für die…

Preisgekröntes Produkt aus Uni Hohenheim: Folie aus alten Eierschalen besticht als Verpackung für Tütensuppen, lässt sich mitessen & liefert wertvolle Zusatz-Proteine. Fertiggerichte wie Ramen sind ideal, um schnell den Hunger zu stillen: Tüte auf, umrühren – fertig! Gleichzeitig produzieren die schnellen Snacks jedoch eine Menge umweltschädlichen Plastikmüll. Um dieses Problem anzugehen, krempelte das studentische Team EDGGY von der Universität Hohenheim in Stuttgart die Ärmel hoch – und entwickelte essbare Verpackungen aus Eierschalen und anderen pflanzlichen Rohstoffen. Der Clou: Im heißen…

Lassen sich aus Cellulosefasern ökologisch nachhaltige Platinen für die Elektronikindustrie herstellen? Empa-Forscher Thomas Geiger ging dieser Frage nach. Inzwischen ist er Teil eines multinationalen EU-Projekts namens «Hypelignum». Dessen Ziel: eine bioabbaubare Elektronik. Seit vielen Jahren forscht Thomas Geiger auf dem Gebiet der Cellulosefibrillen – das sind feine Fasern, die sich etwa aus Holzabschnitten oder landwirtschaftlichen Abfällen herstellen lassen. Cellulosefasern bergen ein hohes Potential für eine nachhaltige Produktion und eine Dekarbonisierung der Industrie: Sie wachsen CO2-neutral in der Natur, verbrennen ohne…

In dem Projekt RUBIO lassen 18 Partner die Vision einer nachhaltigen Kunststoffwirtschaft Realität werden. Ihr Ziel: Aus regional verfügbaren pflanzlichen Reststoffen entstehen vielseitig einsetzbare nachhaltige Produkte, die recyclingfähig und biologisch abbaubar sind. Das Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP entwickelt im Rahmen des Projekts neuartige Typen des Biokunststoffs Polybutylensuccinat (PBS), damit er für deutlich mehr Anwendungen eingesetzt werden kann. Gemeinsam mit der Firma POLIFILM EXTRUSION GmbH hat das Fraunhofer IAP ein erstes marktfähiges Produkt entwickelt. Biokunststoffe stellen zunehmend eine Alternative zu…

Gemeinsam mit den Projektpartnern CG TEC, Cordenka, ElringKlinger, Fiber Engineering und Technikum Laubholz entwickeln die DITF einen neuen Faserverbundwerkstoff (CELLUN) mit Verstärkungsfasern aus Cellulose. CELLUN aus nachwachsenden Biopolymeren ermöglicht den Ersatz von Glas- oder Carbonfasern in der Herstellung industrieller Formteile. Die Matrix des Werkstoffs ist ein thermoplastisches Cellulosederivat, das sich in industriellen Verarbeitungsverfahren wie Heißpressen oder Pultrusion verarbeiten lässt. Innerhalb des schnell wachsenden Segments des Faserverbund-Leichtbaus werden zunehmend Organosheeets eingesetzt. Organosheets sind vorkonsolidierte Platten-Halbzeuge mit einer Matrix aus thermoplastischen Kunststoffen…

Förderprojekt Car2Car entwickelt Technologien für optimiertes Recycling von Altfahrzeugen. Ein Konsortium bestehend aus Automobilwirtschaft, Recycler*innen und Wissenschaftler*innen macht es sich im Projekt Car2Car zur Aufgabe, die Qualität der aus Altfahrzeugen gewonnenen Sekundärrohstoffe durch innovative Demontage- und automatisierte Sortierverfahren zu erhöhen. Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie, ein Institut des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR), bringt seine Expertise zur Werkstofferkennung mittels Sensortechnik sowie spektroskopische Verfahren für die Stoffidentifikation ein. Das Ziel ist, den Anteil von Sekundärmaterialien in Neufahrzeugen im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu erhöhen….