Materialwissenschaften

Forschungsteam stellt feste und duktile Weichmagnete durch Mehrkomponenten-Legierung her. Neueste Erkenntnisse in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Weichmagnetische Werkstoffe sind Schlüsselmaterialien für die Energiewende. Sie werden in Elektromotoren eingesetzt, die die Energie aus nachhaltigen Quellen wie Wind und Wasser in Elektrizität umwandeln und so nutzbar machen. Allerdings sind herkömmliche Weichmagnete, die derzeit in der Industrie eingesetzt werden, anfällig für Schäden bei starker mechanischer Beanspruchung. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE), der Technischen Universität Darmstadt und der Central South University,…

Kristalle, die aus wild gemischten Zutaten bestehen – sogenannte Hochentropie-Materialien – ziehen derzeit wachsendes wissenschaftliches Interesse auf sich. Ihr Vorteil: Sie sind bei extrem hohen Temperaturen besonders stabil, könnten etwa für Energiespeicher und chemische Produktionsprozesse eingesetzt werden. Ein Empa-Team produziert und erforscht diese geheimnisvollen keramischen Materialien, die erst seit 2015 bekannt sind. Die Natur strebt nach Chaos. Das ist ein schöner, tröstlicher Satz, wenn wieder einmal eine Kaffeetasse über der Computertastatur umgestürzt ist und man sich vorstellt, man könnte die…

Neuer Auflösungsrekord bei der elektronenmikroskopischen Abbildung. Einem Forschungsteam um die Ulmer Physik-Professorin Ute Kaiser ist es gelungen, organische 2D-Polymere an einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) auf submolekularer Ebene in bisher nie erreichter Auflösung abzubilden. Die kontrastreiche und detaillierte Abbildung macht es möglich, molekulare Defekte aufzudecken beziehungsweise auszuschließen. Dies bringt enorme Fortschritte für die Charakterisierung und Funktionalisierung dieser neuartigen Materialien, die so vielversprechend wie empfindlich sind. Di Publikation ist in “Nature Communications” erschienen. In der Polymerchemie gibt es eine sehr junge Werkstoffgruppe mit…

Folien aus Polyethylen (PE) lassen sich heutzutage aus Folienrezyklaten herstellen. Damit auch diese zuverlässig und haltbar sind, dürfen während ihrer Herstellung keine Fehlstellen auftreten. Forschende aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF in Darmstadt haben durch Zugabe einer geeigneten Additivrezeptur die Folienqualität signifikant verbessert. Der Fertigungsprozess wird effizienter und kostengünstiger. Vom 22. bis 26. August geben die Darmstädter Forscher im Rahmen ihrer Beteiligung an dem Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE auf der ACHEMA weitere Einblicke in…

… für stichhemmende Schutzkleidung aus Harz. Schutzbekleidung von potentiell gefährdeten Berufsgruppen wie Polizei oder Sicherheitsunternehmen optimieren – das ist das Ziel des Forschungsprojekts „StereoTex“ der FH Bielefeld. In dem Projekt entwickeln Forschende zurzeit ein Verfahren, das es ermöglicht, stichhemmende Schutzkleidung aus einer Kombination aus Textilien und Kunstharzen herzustellen. Ein knapp 25 Zentimeter hoher, durchsichtiger Kasten mit orange getönten Scheiben und einem kleinen schwarzen Becken mit Glasboden: Was im ersten Augenblick eher unscheinbar anmutet, ist ein komplexer 3D-Drucker mit modernster Technik…

Wasserstoffwirtschaft: Grüner Wasserstoff soll möglichst bald als emissionsfreier Energieträger großflächig eingesetzt werden. Vorher gilt es, Werkstoffe und Komponenten z.B. für Armaturen, Dichtungen, Verteilnetze und Wasserstoff-Tankstellen sorgfältig auf ihre Eignung und Sicherheit zu überprüfen. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt hierzu eine innovative Prüfmethodik, die den Markthochlauf von Wasserstoff deutlich beschleunigen soll. Deutschland verfügt über mehr als 500.000 Kilometer an Erdgasleitungen, die Industrie und Haushalte mit Energie versorgen. Beim Übergang zu einer Wasserstoffwirtschaft kommt dieser Infrastruktur eine zentrale Rolle…

Mit dem Pulverbaukasten zu mehr Flexibilität und Materialvielfalt im 3D-Druck. Das pulverbasierte Laserstrahlschmelzen (LPBF) ist das wohl bekannteste AM-Verfahren und hat großes Potenzial für die industrielle Anwendung. Wie aber kann die limitierte Werkstoffpalette für dieses Verfahren umgangen und das Marktpotenzial weiter ausgebaut werden? Dieser Frage gingen das IWM der RWTH Aachen und das Fraunhofer IFAM in dem durch die AiF geförderten Vorhaben »LPBF-Pulverbaukasten« nach. Im Ergebnis konnte eine nachhaltige Lösung zur individuellen und robusten Herstellung von Metallpulvermischungen entwickelt werden, sodass…

NV-dotierter Diamant gehört zu den aussichtsreichsten Materialien für die Realisierung von Quantentechnologien. Bislang ist die Verfügbarkeit in industriegeeigneter Qualität und Quantität jedoch stark eingeschränkt. Im BMBF-geförderten Projekt »GrodiaQ« entwickelt das Fraunhofer IAF daher in Kooperation mit fünf deutschen Industrieunternehmen innovative Prozesse und Anlagen, um die industrielle Nutzung von (111)-orientierten Diamant-Substraten und eine europäische Lieferkette für Quantenbauelemente zu ermöglichen. Um die Verfügbarkeit hochreiner wie großflächiger Diamant-Wafer für quantentechnologische Anwendungen zu sichern, hat das Projektkonsortium »Großflächige Diamantsubstrate für die Quantentechnologie« (»GrodiaQ«) seine…

Als Teil des EU-Aktionsplans zur Kreislaufwirtschaft wurde im Jahr 2018 die Strategie für Kunststoffe verabschiedet: Ihr Ziel ist es, den Anteil recycelter Kunststoffe in neuen Produkten zu erhöhen. Als zentrales Element soll sichergestellt werden, dass bis 2025 zehn Millionen Tonnen recycelter Kunststoffe in neuen Produkten in den europäischen Markt einfließen*, während es 2016 noch weniger als vier Millionen Tonnen waren**. Hintergrund 2016 sind lediglich 5,3 Millionen Tonnen Kunststoff-Material in die EU-Recyclinganlagen eingegangen. Nach dem Recyclingprozess verringert sich die Ausbeute an…

Mit Hilfe von mechanischem Druck lassen sich die elektrischen Eigenschaften eines weitverbreiteten Polymerwerkstoffs erheblich verbessern. Dafür ist es nötig, das Material bis auf wenige Nanometer genau zu bearbeiten, wie ein Team der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) im Fachjournal “Advanced Electronic Materials” schreibt. In ihrer neuen Studie zeigen die Forschenden, wie dieser bislang unbekannte physikalische Effekt funktioniert und wie er auch für neue Speichertechnologien nutzbar gemacht werden könnte. Außerdem ist es dem Team gelungen, das Wappen der Stadt Halle als elektrisches Muster…

Projekt zur kontrollierten Galliumoxid-Fertigung gestartet. Der Halbleiter Galliumoxid ist ein aussichtsreicher Kandidat für einen möglichen Einsatz in der Leistungselektronik. Eine industriell nutzbare Technologie zur kontrollierten Herstellung des Materials ist jedoch noch nicht in Sicht. Das liegt vor allem an seiner Fülle an möglichen Kristallstrukturen, die gleichzeitig nebeneinander vorkommen können und die sich in ihren für die Halbleiterindustrie relevanten Eigenschaften zum Teil deutlich voneinander unterscheiden. Diesem Problem widmet sich nun das mit 1,3 Millionen Euro geförderte Projekt GoFIB, ein Zusammenschluss von…

Ein internationales Forscherteam von Wissenschaftlern aus den USA (North Carolina State University) und vom Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. hat eine neue Methode entwickelt, die es erlaubt, Goldnanostäbe unter Erhalt von deren optischer Eigenschaften in magnetischen Feldern auszurichten. „Goldnanostäbe sind deshalb von besonderem Interesse, weil sie Licht definierter Wellenlängen stark streuen und absorbieren, was sie für Anwendungen beispielsweise in der medizinischen Bildgebung, in Sensoranwendungen und anderen Technologiebereichen prädestiniert,” erläutert Joe Tracy, korrespondierender Autor eines in der Zeitschrift Advanced Materials veröffentlichten…

Hochentropie-Legierungen aus 3d-Metallen haben faszinierende Eigenschaften, die Anwendungen im Energiesektor in Aussicht stellen. Ein internationales Team hat nun lokale Verschiebungen auf atomarer Ebene in einer hochentropischen Cantor-Legierung aus Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt und Nickel untersucht. Mit spektroskopischen Analysen an BESSY II und statistischen Simulationen konnten sie das Verständnis dieser Materialgruppe deutlich erweitern. Hochentropie-Legierungen sind für ganz unterschiedliche Anwendungen als Energiematerialien im Gespräch: Einige Materialien aus dieser Gruppe können Wasserstoff speichern, andere eignen sich für die edelmetallfreie Elektrokatalyse, als Superkondensatoren oder…

Ein internationales Forschungsteam unter Federführung der TU Dortmund konnte zeigen, dass die magnetischen Eigenschaften von Perowskit-Kristallen exakt einstellbar sind. Perowskite sind in der Forschung aktuell sehr gefragt, da sie zum Beispiel statt Silizium in Solarzellen eingesetzt werden können. Die Physiker*innen haben nun die magnetischen Eigenschaften der Perowskite genauer untersucht und herausgefunden, dass diese von der Materialzusammensetzung der Kristalle abhängig sind. Die Erkenntnis ermöglicht es, für eine konkrete Anwendung des neuen Materials die gewünschten magnetischen Eigenschaften genau einzustellen. Die Erkenntnisse wurden…

– eine vielversprechende Entdeckung. Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) und der McGill Universität in Kanada entdeckt starke Klebeeigenschaften der Weißbeerigen Mistel. Die flexiblen Fasern der Mistelbeere haften sowohl an Haut und Knorpel als auch an verschiedenen synthetischen Materialien und könnten durch einfache Verarbeitung Anwendung in vielen Bereichen finden, beispielsweise als Wundverschlussmittel in der Biomedizin. Für ihre Forschung holten die Materialwissenschaftler um Prof. Dr. Peter Fratzl die Mistelbeeren selbst von den Bäumen. Von seinem Bürofenster aus kann der…

Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben ein mechanolumineszentes Material entwickelt, mit dessen Hilfe sie mittels Ultraschall nicht nur einen lokalen Wärmeeintrag erzeugen können, sondern das gleichzeitig auch eine Rückmeldung über die Temperatur vor Ort gibt. Werden mechanolumineszente Materialien von außen mechanisch belastet, dann emittieren sie sichtbares oder unsichtbares Licht. Eine solche Anregung kann zum Beispiel durch Knicken oder sanften Druck passieren, aber auch völlig berührungsfrei über Ultraschall. Auf diese Weise lässt sich der Effekt ferngesteuert auslösen und Licht an Orte bringen,…