Materialwissenschaften

Elektronik auf Kunststoffbasis – was klingt wie Science Fiction, rückt dank der jüngsten Entdeckung von Marburger Physikern der Alltagstauglichkeit näher: Die elektrische Leistungsfähigkeit von Silberelektroden verbessert sich, wenn man sie zuvor mit extrem dünnen Molekülfilmen beschichtet. Das gilt sowohl für hochgeordnete kristalline als auch für ungeordnete Silberelektroden, wie die Physiker Felix Widdascheck, Daniel Bischof und Professor Dr. Gregor Witte von der Philipps-Universität im Fachblatt „Advanced Functional Materials“ berichten. „Unsere Ergebnisse ermöglichen es, Silberkontakte auf flexible Plastiksubstrate aufzudrucken, ohne die Leistungsfähigkeit…

Forschungsproben fliegen zur ISS… Am Samstag, dem 28. August, startet SpaceX in Cape Canaveral mit der Falcon 9-Rakete zur Internationalen Raumstation ISS. An Bord der Dragon-Raumkapsel werden hunderte Proben des Saarbrücker Materialforschers Frank Mücklich und seines Teams mit ins All fliegen: Sie entwickeln neuartige, mit Laserinterferenz strukturierte Oberflächen, die verhindern, dass sich auf ihnen Krankheitskeime ansiedeln und vermehren. ESA-Astronaut Matthias Maurer, selbst Absolvent der Universität des Saarlandes und erster Diplomand von Frank Mücklich, wird die Experimente der Saarbrücker Materialwissenschaft auf…

Das Startup Flux Polymers mit Wurzeln an der Uni Würzburg hat einen Investor gefunden und kann nun das operative Geschäft aufnehmen. Es bietet eine Lösung, um Kunststoffoberflächen von Bakterien frei zu halten. In Kliniken und Arztpraxen ist es enorm wichtig, mit sterilen Geräten zu arbeiten und generell einen hohen Hygienestandard zu gewährleisten. Für diesen medizinischen, aber auch für andere Bereiche bietet das Unternehmen Flux Polymers GmbH eine innovative und simple Lösung für bessere Hygiene an. „Unser einfaches Verfahren macht Kunststoffoberflächen…

Auf die richtige Härte kommt es an! Mit Reibversuchen und atomaren Simulationen Verschleiß entschlüsseln. Im Verbrennungsmotor, in Gleitlagern und in der Raumfahrt: Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtungen (DLC) vermindern Reibung und Verschleiß in Reibkontakten. Meist enthalten die dabei in Lagern und Motoren genutzten Schmierstoffe das Additiv Zink-Dialkyl-Dithiophosphat (ZDDP), das seinerseits Stahloberflächen gegen Verschleiß schützt. Unglücklicherweise kann es die DLC-Schicht angreifen, was zum vorzeitigen Ausfall führt. Forscherinnen und Forscher am Fraunhofer IWM haben herausgefunden, wie die antagonistische Wechselwirkung zwischen den beiden Stoffen entsteht. Im…

Für eine klimaneutrale Wirtschaft müssen alle Möglichkeiten genutzt werden, um Energiebedarfe zu reduzieren und Ressourcen effizient zu nutzen. Hocheffiziente industrielle Prozesse sind dabei ein zentraler Baustein. Dafür entwickeln 18 europäische Partner aus Industrie und Forschung im Netzwerk R2R-Net, in der Produktion vielseitig eingesetzte Rolle-zu-Rolle-Anlagen und -Verfahren weiter. Firmen profitieren von den Expertisen, vom Support bei Scale-up und Produktionseinführung und vom fachlichen Austausch. Am 7. September 2021 stellen die Partner in einem Workshop aktuelle Entwicklungen, Erfolge und neuartige Produktionsanlagen vor. Das…

Unterwegs in der Hügellandschaft: Mischungen mehrerer Elemente erhöhen die Unordnung in hauchdünnen Halbleitern, wobei sich deren optisch-elektrische Eigenschaften verändern. Das hat eine Forschungsgruppe aus der Physik herausgefunden, indem sie Halbleiter mittels Photolumineszenz untersuchten. Das Team um Professor Dr. Martin Koch von der Philipps-Universität Marburg berichtet über seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift „Advanced Energy Materials“. Das Legieren von Halbleitern wird häufig verwendet, um die gewünschten Materialeigenschaften für Geräteanwendungen zu erhalten. „Dies ermöglicht eine breite Palette von möglichen Anwendungen in der Nanoelektronik…

Kristallines Kobalt-Arsenid ist ein Katalysator für die Sauerstoffentwicklung bei der elektrolytischen Wasserspaltung für die Erzeugung von Wasserstoff. Das Material gilt als Modellsystem für eine interessante Gruppe von Katalysatoren, deren Leistungen sich im Lauf der Elektrolyse unter bestimmten Bedingungen steigern. Nun hat ein Team um Marcel Risch an BESSY II aufgeklärt, dass zwei gegenläufige Entwicklungen dafür verantwortlich sind. Einerseits nimmt die katalytische Aktivität der einzelnen Katalysezentren im Verlauf der Elektrolyse ab, aber gleichzeitig verändert sich auch die Morphologie der Katalysatorschicht. Unter…

Fraunhofer IFAM Dresden startet neues Projekt „Superman“. Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist das neue Projekt “Innovative sinterable nickel-based superalloy paste for the additive manufacturing of functional metallic components with the new MoldJet® process”, kurz “Superman” gestartet. Mit seinen Partnern Tritone Technologies und MIMplus Technologies GmbH & Ko. KG hat sich das Institut im ersten öffentlichen Gemeinschaftsprojekt zum MoldJet®-Verfahren zusammengeschlossen. Seit dem 1. Mai 2021 arbeiten die Partner an der Entwicklung einer neuen Paste mit…

Forschungsprojekt CO2-HyChain zielt auf Reifegradsteigerung der Wertschöpfungskette hybrider Hochleistungsbauteile für den funktionalen Leichtbau. Mit etwa 160 Millionen Tonnen verursacht der Straßenverkehr circa 20 Prozent des gesamten CO2-Ausstoßes in Deutschland. Eine Möglichkeit, diesen Wert zu senken, liegt in der Reduktion des Fahrzeuggewichts durch funktionalen Leichtbau. Das Forschungsprojekt „CO2-HyChain“ soll die Erforschung innovativer Leichtbaukonstruktionen vorantreiben und die bisherigen Lösungen zur Herstellung von hochfesten Aluminium- und hybriden Aluminium-Stahl-Tailor Welded Blanks weiterentwickeln. Ziel ist eine erhebliche Verringerung der CO2-Emissionen von PKWs. In einem Konsortium…

Daten und Signale lassen sich mit Glasfasern schnell und zuverlässig übertragen – so lange die Faser nicht bricht. Eine starke Biegung oder Zugbelastung kann sie schnell zerstören. Ein Empa-Team hat nun eine Faser mit flüssigem Glycerin-Kern entwickelt, die sehr viel robuster ist und Daten ebenso sicher übertragen kann. Und aus solchen Fasern lassen sich sogar mikrohydraulische Bauteile und Lichtsensoren bauen. «In Sachen optisch leitender Polymerfasern haben wir schon alles Mögliche ausprobiert», sagt Rudolf Hufenus. «Aber selbst mit den besten festen…

Photonen in einem Hohlraumresonator können Ferroelektrizität in Kristallen aus Strontiumtitanat (SrTiO₃) verursachen, so eine neue Studie der Theorie-Gruppe des MPSD. Die Photonen, die im Vakuum des Hohlraums erzeugt und wieder zerstört werden – gemäß den Gesetzen der Quantenmechanik – können das Verhalten der Elektronen und Atome im SrTiO₃-Kristall erheblich verändern. Die theoretischen Vorhersagen des Teams zeigen das große Potenzial von auf kleinem Raum eingeschlossenem Licht für die Erzeugung neuer Materialeigenschaften und wurden in PNAS veröffentlicht. Die Ergebnisse ebnen den Weg…

Vom modernen Smartphone bis zum Fernseher: Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind eine zukunftsweisende Technologie, die unter anderem einen exzellenten Bildkontrast und geringen Stromverbrauch verspricht. Die Komplexität eines OLED-Pixels macht es jedoch schwierig, neue molekulare Materialien zu entwickeln. Denis Andrienko, Gruppenleiter am Max-Planck-Institut für Polymerforschung, und sein Team haben nun eine breite Palette von computersimulierten und experimentell gemessenen Eigenschaften von OLED-Dünnschichten verglichen und versucht zu verstehen, ob das OLED-Design allein durch den Computer vorhergesagt werden kann. Im Gegensatz zu herkömmlichen Leuchtdioden (LEDs)…

Wie Fluor-Additive die Qualität verbessern… Zinnhalogenid-Perowskite gelten aktuell als beste Alternative zu den bleihaltigen Analogen, sind jedoch im Vergleich zu diesen noch deutlich weniger effizient und stabil. Nun hat ein Team um Prof. Antonio Abate aus dem HZB die chemischen Prozesse in der Perowskit-Vorläuferlösung und deren Fluoridchemie eingehend analysiert. Durch eine raffinierte Kombination von Messmethoden an BESSY II mit Kernspinresonanz konnten sie zeigen, dass Fluorid die Oxidation von Zinn verhindert, was zu einer homogeneren Filmbildung mit weniger Defekten führt und…

Was passiert, wenn weiche Materialien stark komprimiert werden? Forschende des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation, der Universität Twente und der Cornell University untersuchten die Morphologie der Faltungen im Mikrometerbereich. Sie entdeckten einen doppelten Faltungsmechanismus, der ähnlich wie beim Benetzen von Flüssigkeiten durch Kapillarkräfte hervorgerufen wird und ein T-förmiges Faltungsprofil verursacht. Die Entfaltung hinterlässt eine Narbe, die als Keimpunkt für nachfolgende Faltungen dient. Ohne das Material zu beschädigen, ermöglicht dies ein frei programmierbares Faltungsgedächtnis von weichen Oberflächen. Das Prinzip der Faltenbildung…

Team der Universität Göttingen stellt leicht formbares Material her. Kunststoffe sind in unserem täglichen Leben weit verbreitet: Sie sind leicht, billig und anpassungsfähig. Doch wenn Kunststoffe hergestellt, verarbeitet und entsorgt werden, ist dies nicht nachhaltig und gefährdet weltweit Umwelt und menschliche Gesundheit. Wiederverwendbare und recycelbare Kunststoffe aus pflanzlichen Rohstoffen wären eine Alternative – bislang waren die technologischen Herausforderungen zu ihrer Herstellung und Verarbeitung jedoch immer noch zu groß. Existierende Verarbeitungsmethoden sind energieintensiv und nicht nachhaltig. Forscherinnen und Forscher der Universität…

BAM und TU Clausthal testen additive Fertigung unter Mond- und Marsgravitation. Bei Raumfahrtmissionen zählt jedes Gramm und jeder Zentimeter – aber woher beim Start wissen, welches Equipment später im Weltall benötigt wird? Zusammen mit der TU Clausthal forscht die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) daran, mit additiver Fertigung in der Schwerelosigkeit Bauteile, Ersatzteile oder Werkzeuge fertigen zu können. Den Wissenschaftler*innen ist es jetzt gelungen, unter verschiedenen Gravitationsverhältnissen erstmals auch mit Material zu drucken, das vor Ort vorhanden wäre: simuliertem…