Materialwissenschaften

Forscherteam unter Konstanzer Leitung erzeugt erstmals dreidimensionale Mesokristalle aus zwei unterschiedlichen Typen von Nanokristallen – Platin und Magnetit. Dies legt den Grundstein für die Synthese neuartiger nanostrukturierter Festkörper mit bisher unerforschten Eigenschaften Mesokristalle sind eine Klasse von Festkörpern, die durch die regelmäßige Anordnung von Nanokristallen entstehen. Das sind winzige Nanopartikel, die aufgrund ihrer geringen Größe einzigartige Eigenschaften besitzen. In Mesokristallen nehmen diese in einem dichtgepackten Gitter eine hochorganisierte, übergeordnete Form an. Einem Deutsch-Schweizerischen Forschungsteam unter Leitung des Konstanzer Chemikers Prof….

ETH-​Forschende haben einen neuen Photokatalysator aus einem Aerogel entwickelt, der eine effizientere Wasserstoffherstellung ermöglichen könnte. Möglich wird dies durch eine raffinierte Vorbehandlung des Materials. Aerogele sind aussergewöhnliche Materialien, die es mit über einem Dutzend Einträgen ins Guinnessbuch der Rekorde geschafft haben, unter anderem als leichteste Feststoffe der Welt. Seit längerem arbeitet auch der ETH-​Professor Markus Niederberger vom Labor für Multifunktionsmaterialien mit diesen besonderen Stoffen. Die Spezialität seines Labors sind Aerogele aus kristallinen Halbleiter-​Nanopartikeln. «Wir sind die einzige Gruppe weltweit, die…

Forscher der Universität Bayreuth haben gemeinsam mit Partnern in China und den USA erstmals ein Kohlenstoffmaterial hergestellt, das nicht die streng geordneten Strukturen eines Kristalls aufweist, aber auch nicht amorph ist. Es handelt sich um parakristallinen Diamant mit einzigartigen optischen, mechanischen und thermophysikalischen Eigenschaften. Das Material bietet wichtige Anhaltspunkte für das Verständnis nichtkristalliner Materialien sowie für die gezielte Synthese weiterer neuer Kohlenstoffmaterialien. In “Nature” stellt das internationale Team seine Entdeckung vor. Diamant ist ein außerordentlich hartes Material, das auf natürlichem…

Fraunhofer LBF initiiert neues Projekt… Die Abrasivität von hochgefüllten Kunststoff-Compounds während der Schmelzeverarbeitung ist in Fachkreisen ein viel diskutiertes Thema. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF werden in ihrem neuen Verbundprojekt die Zusammenhänge zwischen Anteil und Morphologie der Füllstoffpartikel, dem Gehalt an Haftvermittlern und Rheoadditiven eingehender erforschen, um die letztlich vorliegende Abrasivität des Compounds besser verstehen zu können. Die Erkenntnisse sollen die Material- und Produktentwicklung entlang der Wertschöpfungskette von Kunststoff-Compounds optimieren. Hochgefüllte Compounds: Vielfältig, kostengünstig…

Internationale Forschungskooperation zwischen Minnesota, Leipzig und Kiel findet Weg zu einem verformbaren Keramikmaterial. Von der Kaffeetasse bis zur Badezimmerfliese gilt: Keramik ist zerbrechlich und das Material zerspringt beim Versuch, es zu verformen. Am anderen Ende des Materialspektrums stehen einige der am stärksten verformbaren Werkstoffe, die auch großen Spannungen aushalten, sogenannte Formgedächtnislegierungen. Diese Metalle werden dank ihrer enormen Verformbarkeit zum Beispiel als medizinische Stents eingesetzt. Wie sich verformbare Formgedächtnismaterialien auch aus Keramik herstellen lassen könnten, beschreibt das Forschungsteam um Professor Eckhard…

Projekt NanoQI … Im EU-geförderten Projekt NanoQI (GA Nummer: 862055) arbeiten acht Partner gemeinsam an der Entwicklung einer industrietauglichen, echtzeit- und in-line-fähigen Technologie zur Charakterisierung von Nanomaterialien. NanoQI wird als erstes Konsortium die Röntgendiffraktometrie (XRD) und Röntgenreflektometrie (XRR) optimieren und multimodal mit der neuartigen hyperspektralen Bildgebungstechnologie (HSI) kombinieren, um damit der Industrie Zugang zur Echtzeitbewertung von Geometrie, Struktur und Morphologie von Nanomaterialen sowie zur korrelativen Bildgebung von Homogenität und Defekten zu bieten. Nanomaterialien sind Materialien, die per Definition in mindestens…

Internationales Forschungsteam unter Kieler Leitung entwickelt neues Verfahren zur Erzeugung von kontrollierbaren elektrischen Explosionen. Von diesem Material braucht es theoretisch nur 450 Gramm, um einen Elefanten anzuheben: Diese Fähigkeit verdankt „Aerographen“ seiner einzigartigen Struktur auf Nanoebene. Optisch einem schwarzen Schaumstoff ähnlich besteht es eigentlich aus einem feingliederigen Rohrgeflecht auf der Basis von Graphen mit zahlreichen Hohlräumen. Das macht es extrem stabil, leitfähig und fast so leicht wie Luft. Einen großen Schritt hin zur praktischen Anwendung hat jetzt ein internationales Forschungsteam…

Additive Fertigung ist faszinierend: Wie von Zauberhand wachsen in 3D-Druckern komplexe Werkstücke heran: Schicht für Schicht für Schicht … – ohne menschliches Zutun, wie es auf den ersten Blick erscheint. Doch die Technologie ist anspruchsvoll und erfordert viel Handarbeit mit Fingerspitzengefühl, wie ein Besuch beim Team des «Swiss m4m Center» in Bettlach zeigt. Das Technologie-Transferzentrum in Bettlach bei Solothurn arbeitet nicht gewinnorientiert, sondern fördert den 3D-Druck in der Medizintechnik-Branche – mit Weiterbildung und innovativen Projekten. Die Zielgruppe sind Schweizer KMU,…

Freiberger Forschende entwickeln neue Filtrationstechniken für den Kupferguss. Ob Bauwesen, Transport, Elektronik, Elektro- und Kommunikationstechnik oder Maschinenbau – fast alle Branchen benötigen möglichst reines Kupfer und Kupferlegierungen. Mit neuen Filter- und Recyclingtechniken will die Nachwuchsgruppe „PurCo“ der TU Bergakademie Freiberg innovative Lösungen bieten. Kupfer ist ein gefragter Werkstoff mit besonderer elektrischer und thermischer Leitfähigkeit, einer hohen Korrosionsbeständigkeit und einer antibakteriellen Wirkung. Mit der steigenden Nachfrage wachsen auch die Anforderungen an die Reinheit des Kupfers. Verunreinigungen durch Gehalte an Gasen (Sauerstoff…

Gedruckte Kunststoffe, die bei Erwärmung in vorab festgelegter Weise einmalig ihre Form ändern? Möglich macht das eine 4D-Druck-Technologie, die im Fraunhofer Cluster of Excellence Programmable Materials CPM entwickelt wurde. Das Ausmaß der Formänderung der gedruckten Objekte ist drastisch: sie können um bis zu 63 Prozent schrumpfen. 4D-Fertigungstechnologien könnten zukünftig dort eingesetzt werden, wo Werksstücke erst nach der vordefinierten Umformung ihre Aufgabe erfüllen sollen, etwa als Verbindungselemente bei der Montage von Bauteilen, z. B. in den Bereichen Medizintechnik, Maschinenbau, Automotive oder…

Ein neuer Hochtemperaturofen ermöglicht es, im KI-Produktionsnetzwerk an der Universität Augsburg faserverstärkte keramische Verbundwerkstoffen für Luft- und Raumfahrt zu erforschen. Rot glühen Hitzeschilde von Raumfähren beim Wiedereintritt in die Atmosphäre. Obwohl enorme Kräfte und Temperaturen wirken, geschieht nichts, denn: Sie bestehen aus keramischen Verbundwerkstoffen. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Augsburg forschen im Rahmen des KI-Produktionsnetzwerks im Bereich „Generative Designmethoden und Werkstoffentwicklung“, wie diese Materialien entstehen und verbessern sie. Seit kurzem ergänzt ein besonderer Hochtemperaturofen die Laborausstattung. Er ermöglicht einzigartige Einblicke…

Chemikern der Universität Konstanz gelingt die Herstellung einer neuen Art von Polyethylen. Polyethylen ist der am häufigsten hergestellte Kunststoff der Welt. Er wird aufgrund seiner Eigenschaften wie Zähigkeit in sehr vielen verschiedenen, auch langlebigen Anwendungen eingesetzt. Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Stefan Mecking im Fachbereich Chemie der Universität Konstanz kann nun durch die Einführung polarer Gruppen in die Molekülketten von Polyethylen dazu beitragen, die Eigenschaften des neuen Materials zu erweitern und gleichzeitig die problematische Umweltbeständigkeit des Kunststoffs zu verringern. Die…

Am Institut für Materials Resource Management der Universität Augsburg werden keramische Werkstoffe mit Blick auf ihren Lebenszyklus analysiert. Von den Herstellungsprozessen bis hin zu den Kreislaufwirtschaftsmöglichkeiten am Ende der Lebensphase von faserkeramischen Verbundstrukturen untersucht das soeben gestartete Forschungsprojekt “CU EcoCeramic” ökologische und ökonomische Optimierungspotentiale. „CU EcoCeramic“ befasst sich mit der ökobilanziellen und ökonomischen Bewertung von faserkeramischen Verbundstrukturen (CMC). Diese modernen Materialien stellen eine Kombination aus einer keramischen Matrix und verschiedenen Fasern dar und verfügen über eine hervorragende mechanische und thermischer…

Kurzwelliges Infrarotlicht (SWIR) ist für vieles nützlich… Es hilft, beschädigte Früchte auszusortieren, bei der Temperaturüberwachung und der Kontrolle von Siliziumchips, und es ermöglicht Nachtsichtgeräte mit scharfen Bildern. Doch SWIR-Kameras basieren bislang auf teurer Elektronik. Forscher der Empa, der EPFL, der ETH Zürich und der Universität Siena haben nun einen SWIR-Bildschirm entwickelt, der aus nur acht Schichten auf einer Glasoberfläche besteht. Das könnte Infrarot-Kameras zu nützlichen Alltagsgegenständen machen. Infrarotlicht (IR) ist für Menschen unsichtbar. Manche Tiere, etwa Klapperschlangen oder blutsaugende Fledermäuse,…

Forscher wollen neuen Bio-Kunststoff für den Einsatz in optischen Technologien entwickeln. Wissenschaftler der Universität Paderborn, der Hochschule Hamm-Lippstadt und des Aachen-Maastricht Institute for Biobased Materials (AMIBM) erforschen neue umweltfreundliche Kunststoffprodukte auf Basis von Milchsäure. Ziel ist es, nachhaltige Werkstoffe für optische Anwendungen wie Scheinwerfer, Linsen, Reflektoren oder Lichtleiter zu entwickeln. Diese Produkte werden bislang aus erdölbasierten Kunststoffen wie Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat hergestellt und stellen damit eine Belastung von Natur und Umwelt dar. Das Vorhaben wird mit insgesamt rund 885.000 Euro…

Experten aus Jülich haben ein preiswertes Material entwickelt, das Kohlendioxid effizient aus Industrieabgasen entfernen kann. Zur Herstellung nutzten sie eine Technologie, die bereits über einhundert Jahre alt ist. Ansgar Kretzschmar steht vor einem Labortisch und deutet auf den durchsichtigen Würfel darauf, etwa so groß wie eine Waschmaschine: „Der besteht aus Acrylglas. Eine reine Sicherheitsvorkehrung. Darunter stellen wir unsere Fasermatten her bei einer Hochspannung von 25.000 Volt.“ Dieses Vlies aus feinsten Kunststofffäden könnte dabei helfen, eines der größten Probleme unserer Zeit…