Materialwissenschaften

Pünktlich zum 6. Jahrestag seiner Gründung hat das Team von Jan Brügge, Partner im Forschungsprojekt BioBasedBoats, den nächsten Meilenstein erreicht. Gemeinsam mit Forschenden des Fachgebiets Chemie und Physik des Holzes der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde (HNEE) wird an biobasierten Materialien und deren Kombinationen sowie an effizienteren Fertigungsmethoden geforscht. Das Aufkommen faserverstärkter Verbundstoffe auf Polymerbasis in den späten 1940er Jahren führte auch im Bootsbau zur Verwendung dieser Stoffe. Durch die rationelle Fertigung von Kunststoffen konnten die Kosten im Bootsbau gesenkt…

Polyeder bringen Chancen für neue Materialien. In vielen Prozessen bilden kleine Objekte geordnete Schichten zwischen Flüssigkeiten und Festkörpern. Gängige Modelle beschreiben die Objekte als Kugeln mit homogenen Oberflächen. Oft sind diese aber nicht kugelförmig, sondern polyedrisch – zum Beispiel, wenn sie aus Metall bestehen. Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Neue Materialien in Saarbrücken und der Universität Sydney konnten nun zeigen, dass solche Partikel ganz andere Strukturen bilden als kugelförmige Partikel. Das verändert auch die Eigenschaften von Materialien, die daraus entstehen –…

Die Qualität von Verbundsystemen aus Cord hochfester Fasern wie Polyester, Aramid oder Polyamid und Matrixmaterialien aus Kautschuk wird maßgeblich bestimmt durch die Haftfähigkeiten der Fasern an der Matrix. Im etablierten Herstellungsprozess werden Haftvermittler aus Resorcin-Formaldehyd-Latex (RFL) zur Verbesserung der Haftfähigkeiten verwendet. Forscherinnen und Forscher an den DITF Denkendorf zeigen Wege, um das gesundheitsschädliche Formaldehyd durch technisch gleichwertige, aber gesundheitlich unbedenkliche Stoffe zu ersetzen. In Autoreifen, Förderbändern und Keilriemen sowie in vielen Anwendungen bei der Herstellung technischer Erzeugnisse werden Kautschukmaterialien durch…

DITF-Labor erforscht die Verwendung von Lindenbast und Flachs. Die Anfänge der Textilherstellung reichen über 30 000 Jahre zurück. Nicht nur Kleidung, sondern auch technische Textilien wurden aus teilweise überraschenden Materialien hergestellt. Mehr als 2500 Textilfragmente aus den Pfahlbausiedlungen am Bodensee und Oberschwaben waren Grundlage für ein großes Projekt, das das prähistorische Textilhandwerk erforscht. Die Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) waren für die Materialprüfung mit modernen Analysemethoden zuständig. Als die Menschen sesshaft wurden, intensivierten sie die Kultivierung der…

Mit einem Verband, der Medikamente freisetzt, sobald eine Infektion in einer Wunde beginnt, liessen sich Verletzungen effizienter behandeln. Empa-Forschende arbeiten derzeit an Polymerfasern, die weich werden, sobald sich die Umgebung aufgrund einer Infektion erwärmt, und dadurch ein keimtötendes Mittel abgeben. Ob eine Wunde unter dem Verband problemlos verheilt oder Bakterien in das verletzte Gewebe eindringen und eine Entzündung entfachen, lässt sich von aussen nicht erkennen. Sicherheitshalber werden also desinfizierende Salben oder Antibiotika auf der Wunde verteilt, bevor ein Verband angelegt…

Stabil, effizient, umweltschonend: Ein neues Material zur Wärmespeicherung könnte dabei helfen, Häuser energetisch deutlich zu verbessern. Entwickelt wurde es von Forschenden der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) und der Universität Leipzig. Mit ihm lässt sich überschüssige Wärme speichern und bei Bedarf wieder an die Umgebung abgeben. Im Gegensatz zu bereits bekannten Stoffen kann das neue Material deutlich mehr Wärme aufnehmen, ist stabiler und es besteht aus unbedenklichen Substanzen. In einer neuen Studie im “Journal of Energy Storage” beschreibt das Team den Bildungsmechanismus…

… mit Casein-Bindemittel für Architektur und Möbelbau. Mit Unterstützung des Fraunhofer WKI hat die Designerin Sofia Souidi Holzwerkstoffplatten aus Holzfasern und Casein entwickelt. Casein ist ein formaldehydfreies Bindemittel, das schon vor Jahrhunderten als Klebstoff verwendet wurde. Beigemischte Farbpigmente und Granulate sowie 3D-Formbarkeit sorgen für vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten. Das Material besteht aus recycelten Komponenten und ist selbst recyclingfähig. Für die Produktion von Regalen, Schränken und anderen Möbelstücken werden oft mitteldichte Faserplatten (MDF) verwendet, da sie vorteilhafte Eigenschaften haben. Bei Schwankungen der Temperatur…

Displays mit organischen lichtemittierenden Dioden (OLED) sind in zahlreichen modernen Elektrogeräten (z. B. Haushalt, weiße Ware) und Steuerungen von Industrieanlagen (z. B. Kräne, Roboter, Medizinische Geräte) verbaut, weil sie hohe Auflösung und Kontraste ebenso wie geringen Bauraum und Stromverbrauch bieten. Technologische Verbesserungen bringen die Hersteller in immer kürzeren Innovationszyklen auf den Markt, was die Ersatzteilversorgung von OLED-Displays für typische Zeiträume von mindestens zehn Jahren erschwert. Forschende aus dem Fraunhofer LBF haben das Alterungsverhalten von OLED-Displays aus analytischen Daten ermittelt, um…

Glastechnologen der TU Bergakademie Freiberg entwickeln ein neuartiges Revitalisierungsmaterial für Salzschmelzen, das eine gleichbleibend hohe Qualität von verfestigtem Glas ermöglichen soll. Die Ergebnisse ihrer Arbeit werden über das Ausgründungsprojekt „ReViSalt“ industrialisiert. Sie erhalten Unterstützung vom Institut für Glas und Glastechnologie der Universität sowie vom Bund über ein einjähriges EXIST Gründerstipendium. Chemisch verfestigte Gläser finden beispielsweise Anwendung bei der Verglasung von Fahrzeugen und Displays sowie bei Flaschen und Gläsern im Bereich der Pharma- und Lebensmittelindustrie. Es sind hochfeste Glasprodukte, die hohe…

Lebensdauer und Sicherheit rauf, Wartungs- und Stromerzeugungskosten sowie CO2-Ausstoß runter: Das ist das Ziel eines Forschungsvorhabens unter Beteiligung von Mitgliedseinrichtungen der U Bremen Research Alliance. Forschende vom Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien – IWT und dem Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES haben ein Bauteil von Windkraftanlagen im Visier, das viel auszuhalten hat: das Rotorblattlager. Sie habe eine natürliche Vorliebe für Stahl, sagt Brigitte Clausen. Was sie an dem Werkstoff so fasziniert? „Er hat variable Eigenschaften, ist sehr gut formbar und recyclingfähig. Mit…

Damit der Stahl hält, was er verspricht, wird seine Mikrostruktur genau analysiert, um frühzeitig Schwachstellen aufzuspüren. Das geschieht heute weitgehend von Hand. Bauteilhersteller wünschen sich schon länger eine automatisierte Bildanalyse-Methode. In einem Kooperationsprojekt hat das Fraunhofer IWM jetzt ein solches Verfahren auf der Basis von Neuronalen Netzen entwickelt. Es liefert sichere und reproduzierbare Ergebnisse und ist ein grundlegender Baustein für die durchgängige Digitalisierung der Stahlverarbeitung im Sinne von Industrie 4.0. Die Ergebnisse sind jetzt in den Fachjournalen »Nature Communications« und…

Studie identifiziert umfangreichen Satz neuartiger 2D-Materialien. Zweidimensionale (2D) Materialien verfügen über außergewöhnliche Eigenschaften. Sie bestehen in der Regel aus nur wenige Nanometer dünnen Atomlagen, die zum Beispiel Wärme und Elektrizität besonders gut leiten können. Zum Erstaunen vieler Wissenschaftler*innen wurde vor kurzem bekannt, dass 2D-Materialien auch auf der Grundlage bestimmter Metalloxide existieren können, die unter anderem für nanoelektronische Anwendungen von großem Interesse sind. Einem deutsch-amerikanischen Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) ist es nun mithilfe datengestützter Methoden gelungen, 28 Vertreter…

Forschenden aus Bielefeld, Bochum und Yale ist es gelungen, eine Schicht aus zweidimensionalem Siliziumdioxid herzustellen. Diese enthält natürliche Poren und kann daher wie ein Sieb für Moleküle und Ionen genutzt werden. Die Wissenschaft sucht schon seit Längerem nach solchen Materialien, denn sie könnten etwa beim Entsalzen von Meerwasser helfen oder in neuartigen Brennstoffzellen zum Einsatz kommen. Den Herstellungsprozess beschreibt das Team in der Zeitschrift Nano Letters, online veröffentlicht am 19. Januar 2022. Für die Arbeiten kooperierten die Teams um Dr….

Viele unterschiedliche Halbleitermaterialien kommen für Solarzellen in Frage. In den letzten Jahren haben insbesondere die Perowskit-Halbleiter Aufsehen erregt, die sowohl preiswert als auch leicht zu verarbeiten sind und hohe Wirkungsgrade ermöglichen. Nun zeigt eine Studie mit 15 Forschungseinrichtungen, wie sich mit Terahertz- (TRTS) und Mikrowellen-Spektroskopie (TRMC) zuverlässig Mobilität und Lebensdauer der Ladungsträger ermitteln lassen. Aus diesen Messdaten ist es möglich, den potenziellen Wirkungsgrad der Solarzelle vorherzusagen und die Verluste in der fertigen Zelle einzuordnen. Zu den wichtigsten Materialeigenschaften eines Halbleiters,…

Warum bewegen sich große Gasblasen in viskoelastischen Flüssigkeiten (etwa Polymer- und Proteinlösungen) so viel schneller als erwartet? Eine offene Frage mit großer Relevanz für industrielle Produktionsprozesse. Forschende der TU Graz und der TU Darmstadt haben nun eine Erklärung gefunden. Es ist ein unter Fachleuten lange bekanntes Rätsel, das in vielen industriellen Produktionsprozessen sehr relevant ist: die sprunghaft unterschiedlichen Aufstiegsgeschwindigkeiten von Gasblasen in sogenannten viskoelastischen Flüssigkeiten. Viskoelastische Flüssigkeiten sind Stoffe, die Merkmale flüssiger und elastischer Stoffe in sich vereinen. Ein Beispiel…

Innerhalb des vom BMBF geförderten und nun beendeten Gemeinschaftsprojektes LAOLA (Förderkennzeichen: 03INT509AF) sollten großflächige Beleuchtungsanwendungen mit Organischen Leuchtdioden auf flexiblen Substraten entwickelt werden. Im Fokus stand dabei Ultradünnglas, dass durch seine hervorragenden Barriereeigenschaften Vorteile gegenüber Kunststoff als Substrat bietet. Am Fraunhofer FEP wurden die OLED auf das flexible Glas im Rolle-zu-Rolle-Verfahren aufgebracht. Eine damit gestaltete OP-Leuchte wird auf der LOPEC 2022, am 23. und 24. März 2022, in München, auf dem Gemeinschaftsstand des Projektkoordinators Organic Electronics Saxony e.V. (OES), Nr….