Materialwissenschaften

Unter Beteiligung von Forschenden des Helmholtz-Zentrums Hereon hat ein Team in dem Projekt „Neuartige Triebwerksreparaturverfahren“ neue Methoden zur Reparatur von Triebwerksschaufeln der jüngsten Generation entwickelt. Gemeinsam mit der Lufthansa Technik AG konnte das Hereon zwei neuartige Reparaturverfahren bis zur Patentreife entwickeln. Ressourcen einzusparen ist das Ziel moderner Industrie. Eine längere Lebensdauer ist der beste Weg, das zu erreichen – und im Flugzeugbau ist das eine reale Perspektive geworden. Diese Perspektive besteht nun für einen zunehmenden Teil der zivilen Flugtriebwerke der…

FAU-Wissenschaftler erhält ERC Proof of Concept Grant. Besonders dünne Solarzellen mit einem 3D-Drucker herstellen, aus nachhaltigen Materialien und präzise bis auf den Nanometer: Daran forscht Prof. Dr. Julien Bachmann, Lehrstuhl für Chemistry of Thin Film Materials an der FAU. Für sein Projekt erhält er nun den ERC Proof of Concept Grant. Der ERC Proof of Concept Grant wird an Forschende vergeben, die bereits einen ERC Grant erhalten haben und nun ausloten, wie ihre Ergebnisse in der Praxis ökonomischen oder sozialen…

Gemeinsam mit Teams aus England und Deutschland entwickelten Empa-Forscher ein Überwachungssystem für Flugzeug-Bauteile. In Zukunft könnten kleine Beschädigungen schon während des Fluges aufgespürt und überwacht werden, ohne dass das Flugzeug zur Wartung in den Hangar muss. Das senkt die Betriebskosten und erhöht zugleich die Sicherheit. Die Druckkabinen von Verkehrsflugzeugen, ebenso wie deren Flügel und Leitwerke, werden in regelmässigen Abständen auf Risse und Schäden untersucht. Alle sechs bis zehn Jahre muss jeder Jet zum sogenannten D-Check für ein bis zwei Monate…

Fest und elastisch, aber abbaubar: Protein-basierte Biokunststoffe. Mehr als acht Millionenen Tonnen Kunststoff gelangen jedes Jahr in die Ozeane – eine ernste Gefahr für Umwelt und Gesundheit. Bioabbaubarer Biokunststoffe könnten ein Ausweg sein. In der Zeitschrift Angewandte Chemie stellt ein Forschungsteam jetzt einen neuen Ansatz zur Herstellung einfach verarbeitbarer, bioabbaubarer, biokompatibler Kunststoffe mit günstigen mechanischen Eigenschaften auf Protein-Basis vor. Ob Verpackung oder Spielzeug, ob Mulchfolie oder Auto: Kunststoffe auf Basis von Erdöl sind allgegenwärtig. Die Nachfrag steigt ebenso wie die…

Elegant geschwungene Sitzmöbel, die in einem flachen Karton geliefert werden und sich nach dem Auspacken über Nacht ganz von selbst in Form bringen – wer je über der Bauanleitung eines Möbelstücks gerätselt hat, mag dies als Traum empfinden. Wirklichkeit wird er durch HygroShape, dem ersten Konzept für Möbel, das auf die Formkräfte der Natur setzt und diese mit den Möglichkeiten der Digitalisierung verbindet. Entwickelt wurde das Konzept am Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) der Universität Stuttgart unter der…

… leicht, stabil und funktional. Ein Forschungsteam von der Universität Hamburg und DESY hat ein neues Verfahren entwickelt, mit welchem kolloidale Nanomaterialien in Form eines sogenannten Aerogels in 3D geduckt werden können. Diese Materialklasse zeichnet sich durch eine außergewöhnlich hohe Porosität aus und eröffnet vielseitige Anwendungen in der Katalyse, Energiespeicherung oder Sensorik. Im Fachmagazin Advanced Functional Materials berichten die Forschenden, wie der 3D-Druck durch eine raffinierte Behandlung während des Verfahrens möglich wurde. Aerogele sind makroskopische Feststoffe und bestehen abseits eines…

Metallhydride gelten als zukunftweisendes Speichermaterial für Wasserstoff. Noch besser funktionieren sie, wenn die mikrometerfeinen Hydridkörnchen mit einer dünnen Polymerfolie ummantelt sind. Ein Team des Helmholtz-Zentrums Hereon konnte nun erstmals mit einer ausgefeilten Mikroskopietechnik sichtbar machen, wie sich die polymerumhüllten Partikel beim Be- und Entladen mit Wasserstoff im Detail verhalten. Die Ergebnisse sind ermutigend und lassen den praktischen Einsatz der neuen Technik näher rücken. Die Arbeitsgruppe präsentiert ihre Resultate im Fachmagazin Advanced Materials Technologies. Wasserstoff gilt als wichtiger Baustein der Energiewende:…

Glasfaserverstärkte Leichtbaukomponenten ressourcenschonend herstellen. In den Branchen Mobilität, Transport und Bauwesen werden seit einigen Jahren immer häufiger Leichtbaukomponenten eingesetzt, um Betriebskosten zu senken und Energieaufwände zu reduzieren. Der Bedarf an großflächigen Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen (FVK) wächst daher ständig. Konventionelle FVK erreichen ihre Endfestigkeit durch energieintensive Wärmezufuhr. Hier setzt das Projekt »C³ – ColdCureComposites« unter Leitung des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnologie IPT in Aachen an. Ergebnis aus dem Projekt ist eine neue Produktionsanlage für ein kalthärtendes Faserverbundhalbzeug, die den Produktionsprozess beschleunigt und…

… für eine optimierte Verklebung von CFK-Bauteilen. Im Rahmen einer Studie haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von INNOVENT e.V. den Einfluss von diversen plasma- bzw. flammbasierten Vorbehandlungsmethoden für die Verklebung von carbonfaserverstärkten Epoxidkunststoffen (CFK) untersucht. Steigerungen in der Verbundfestigkeit verklebter und nachträglich künstlich gealterter CFK-Bauteile von bis zu 45 % wurden dabei beobachtet. Haftungssteigerungen von bis zu 45% In einer kürzlich veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler von INNOVENT untersucht, welchen Einfluss Vorbehandlungen mit Plasma oder Flammen auf CFK Verklebungen haben. Die Studie…

FAU-Forschungsteam entwickelt Design für ultralanglebige Perowskit-Solarzellen. Eine Forschungsgruppe der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und des Helmholtz-Instituts Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN) haben ein Design entworfen, mit dem die Betriebsstabilität und die Lebensdauer von Perowskit-Solarzellen deutlich erhöht werden können. Kern ihrer Entwicklung ist eine polymere Doppelschicht, die die Perowskite vor Korrosion schützt und zugleich einen ungehinderten Ladungstransfer ermöglicht. Die Erkenntnisse der Forscher wurden im renommierten Fachjournal „Nature Energy” veröffentlicht*. Um die Nutzung von Sonnenenergie effizienter zu gestalten, wird weltweit mit Hochdruck…

In Materialien, die aus fünf oder mehr Elementen zusammengesetzt sind, liegen effiziente Elektrokatalysatoren verborgen, die zum Beispiel für die Erzeugung von grünem Wasserstoff gebraucht werden. Ein Team der Ruhr-Universität Bochum (RUB) und der Universität Kopenhagen hat eine effiziente Methode entwickelt, die aussichtsreichen Kandidaten in den unzähligen möglichen Materialien ausfindig zu machen. Dazu kombinierten die Forschenden Experimente und Simulation. Sie berichten in der Zeitschrift „Advanced Energy Materials” vom 5. Januar 2022. Millionen Systeme sind denkbar Hochentropielegierungen, kurz HEAs, sind chemisch komplexe…

Smarte Materialien erzeugen Strom und unterstützen bei der Temperaturregulierung. Forschende des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien aus Jena entwickeln eine auf Textilien basierende autarke Energieversorgung. In Zukunft sollen sich mobile und nah am Körper getragene elektronische Geräte noch einfacher mit Energie versorgen lassen, selbst dann, wenn keine externe Stromversorgung zur Verfügung steht. Smarte Textilien nutzen hierzu die abgegebene menschliche Körperwärme und wandeln diese in Strom um. Ihre zudem kühlenden Eigenschaften machen die neuartigen Materialien für sicherheitsrelevante Anwendungen interessant und sorgen gleichzeitig…

Perowskit-Spektrometer mit Tintenstrahldrucker… Mit einem Tintenstrahldruckverfahren haben Teams aus dem Innovation Lab HySPRINT am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) und der Humboldt-Universität zu Berlin (HU) Photodetektoren auf Basis von hybriden Perowskit-Halbleitern produziert. Durch gezieltes Abmischen von nur drei „Tinten“ konnten sie die Eigenschaften des Halbleiters während des Druckvorgangs präzise einstellen. Der Tintenstrahldruck ist in der Industrie eine etablierte Herstellungsmethode, die eine schnelle und kostengünstige Verarbeitung von Lösungen ermöglicht. Metallhalogenid-Perowskite sind eine faszinierende Materialklasse mit einem breiten Spektrum von möglichen Anwendungen in der…

Spezielle Symmetrien erlauben neue Quanten- und Spintronics-Anwendungen. Während die herkömmliche Elektronik auf dem Transport von Elektronen beruht, könnten Bauteile, die nur Spin-Informationen weitergeben, vielfach energieeffizienter arbeiten. Physiker der Technischen Universität München (TUM) und des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart haben nun einen wichtigen Fortschritt für die Entwicklung solcher Bauteile erzielt. Materialien dieser Art könnten auch der Schlüssel zu weniger störungsanfälligen Quantencomputern werden. Als vor rund 15 Jahren mit den topologischen Isolatoren die ersten Vertreter einer neuen Materialklasse entdeckt wurden, waren…

Wasserstoff gilt als vielversprechender Energieträger der Zukunft. Im Projekt „H2-Substitution II“ untersuchte ein Forschungsteam vom Institut für Werkstoffanwendung der TH Köln unter der Leitung von Prof. Dr. Martin Bonnet in Zusammenarbeit mit dem Gas- und Wärme-Institut Essen e.V. (GWI), wie sich Wasserstoff auf industrielle Anlagen auswirkt und kam zu dem Ergebnis, dass diese dem Wasserstoff standhalten können. Erneuerbare Energien aus Wind und Sonne unterliegen hohen Fluktuationen und benötigen deswegen Speichertechnologien. Eine Lösung ist, dass überschüssiger, regenerativ erzeugter Strom mittels Elektrolyse…

Spezielle Spinnenseidenproteine verbessern die Funktion von Biomaterialien. Ersatzgewebe spielen in Zukunft eine immer wichtigere Rolle zur Rekonstruktion und Schließung von Gewebedefekten, zum Beispiel bei großflächigen Verbrennungen der Haut. Denn die Verpflanzung von Eigengewebe ist nicht immer möglich, etwa weil die Wunden zu groß sind. Ein Problem bei der Züchtung von Ersatzgewebe, dem sogenannten Tissue Engineering, besteht jedoch regelmäßig darin, die Durchblutung des gezüchteten Gewebes zu sichern. Eine aktuelle Arbeit von Forschungsgruppen der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Bayreuth zeigt,…