Materialwissenschaften

ÖBB, Wopfinger und TU Graz beweisen Praxistauglichkeit. Bei der Errichtung eines Kleintierdurchlasses im Zuge des zweigleisigen Ausbaus der Bahnstrecke Pottendorfer Linie zwischen Wien Meidling und Wiener Neustadt wurde erstmals eine Betonmischung verwendet, die – verglichen mit herkömmlichem Beton – ein Viertel weniger CO₂ in der Herstellung verursacht. Wenn Hasen, Igel und andere Kleintiere die Pottendorfer Linie in Ebreichsdorf in Niederösterreich queren, tun sie das in einem ganz besonderen Betontunnel. Dieser führt Wildtiere gefahrlos unterhalb der Gleise durch. Das ist wichtig,…

Biaxiale Materialeigenschaften für verbesserte Modellierung… Die Ergebnisse der numerischen Simulation von Elastomerkomponenten weichen oft deutlich vom realen Verhalten der Bauteile ab. Ein möglicher Grund ist, dass nur Daten aus unidirektionalen Zugversuchen berücksichtigt werden. Forschende im Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben bekannte Prüfvorschriften für den biaxialen Zugversuch verbessert. Die implementierte optische 3D-Vermessung des Probekörpers unter der Belastung ermöglicht die präzise Erfassung der Materialeigenschaften. Die Daten aus dem neuen Verfahren verbessern die Materialmodellierung und bilden damit die Grundlage für die…

– wie die Ausbreitung Wasserstoff-induzierter Risse in Stählen gestoppt wird. Max-Planck-Wissenschaftlerteam veröffentlicht neueste Erkenntnisse in der Zeitschrift Nature Materials. Wasserstoff – das kleinste aller Atome und doch immer wichtiger zur Erreichung einer klimaneutralen Wirtschaft. Während Politik, Industrie und Forschung darauf hinarbeiten, möglichst viel Wasserstoff als nachhaltigen Energieträgern zu nutzen, ist die Wasserstoffversprödung von hochfesten Legierungen zu einem der Hauptprobleme geworden, die die Realisierung der Wasserstoffwirtschaft behindern. Hochfeste Legierungen werden in der Automobil- und Luftfahrtindustrie dringend benötigt für den Bau von…

Erstmals ist es gelungen, die Aufnahme von Energie aus Laserlicht durch freie Elektronen in einer Flüssigkeit zu beobachten. Bisher war dies nur in der Gasphase möglich. Die Erkenntnisse unter der Leitung der TU Graz eröffnen der ultraschnellen Elektronenmikroskopie neue Türen. Bei der Untersuchung und Entwicklung von Materialien sind der Blick aufs ganz Kleine und aufs ganz Schnelle entscheidend. Die notwendige räumliche Auflösung für Untersuchungen im (sub-)atomaren Bereich ist mit elektronenmikroskopischen Methoden erreichbar. Schwierig ist es aber mit der Geschwindigkeit: Die…

Experimente bei Parabelflügen durchgeführt… Der Clausthaler Professor Jens Günster und Dr. Harald Müller, ein Alumnus der Harzer Universität, haben in 8000 Metern Höhe 3D-Druck-Experimente unter den Anziehungskraft-Bedingungen von Mond und Mars durchgeführt. Für Professor Günster war es schon ein bekanntes Szenario: als der Flug im Airbus A310 zwischen 7600 und 8500 Höhenmetern plötzlich für mehr als 20 Sekunden in die Schwerelosigkeit überging. Wie bereits in den Jahren 2017 und 2018 nahm der Materialwissenschaftler, der an der TU Clausthal sowie an…

Obwohl die Geschichte des Bitumens bis ins dritte Jahrtausend v. Chr. zurückreicht, ist über seine Oberflächenstruktur nur wenig bekannt. Forschende der TU Wien klären die Beschaffenheit der Bitumenoberfläche nun mit physikochemischen Analysen auf. Während in der Vergangenheit bereits Rasterkraft- und Rasterelektronenmikroskopie Aufschluss über die Morphologie von Bitumenoberflächen lieferten, war lange Zeit nicht bekannt, ob Oberflächen- und chemische Beschaffenheit miteinander korrelieren. Die chemische Zusammensetzung der Oberfläche ist jedoch von besonderem Interesse, da dort Oxidationsprozesse ablaufen, ausgelöst durch in der Luft enthaltene…

Neben der klassischen Anwendung von Solarzellen auf Dächern und Freiflächen, können solche Bauelemente auch für eine effiziente Energieübertragung mit Laserlicht genutzt werden. Auf der 48. IEEE Photovoltaic Specialists Conference demonstrierten Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, wie sie mit einer Laserleistungszelle unter monochromatischem Licht einen photovoltaischen Rekordwirkungsgrad von 68,9% erzielen. Hierfür nutzte das Forscherteam eine sehr dünne Solarzelle aus Galliumarsenid, die sie mit einem hochreflektierenden, leitfähigen Rückseitenspiegel versahen. Photovoltaikzellen wandeln Licht in elektrischen Strom. Hierzu wird das…

Die elektrischen Eigenschaften von Graphen lassen sich durch eine gleichmässige Dehnung des Materials gezielt verändern, berichten Forschende der Universität Basel. Das ebnet den Weg für die Entwicklung neuartiger elektronischer Bauteile. Graphen besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die wabenförmig angeordnet sind. Das Material ist sehr flexibel und verfügt über hervorragenden elektrischen Eigenschaften, was es für zahlreiche Anwendungen interessant macht – vor allem für elektronische Bauteile. Forscher um Prof. Dr. Christian Schönenberger am Swiss Nanoscience Institute und am Departement Physik…

Forscherinnen und Forscher des Fritz-Haber-Instituts in Berlin (FHI), des Max-Planck-Instituts für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg und der Julius-Maximilians-Universität Würzburg haben wichtige neue Erkenntnisse über einen Schlüsselprozess für die Entwicklung effizienterer Solarzellen und anderer lichtbasierter Technologien geliefert: Die sogenannte Singulett-Exzitonenspaltung / Singlet Exciton Fission (SEF). Die Arbeit des Teams wurde in Science Advances veröffentlicht. Das Forschungsteam konnte verfolgen, wie sich die Moleküle in kristallinem Pentacen – einem vielversprechenden Material der Photovoltaikforschung – während der Singulett-Spaltung in Echtzeit…

– natürliches Material aus umweltfreundlicher Produktion. An den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung Denkendorf (DITF) werden Cellulosefilamente aus Hanfzellstoff hergestellt. Der Zellstoff stammt aus nachhaltiger und umweltverträglicher Bewirtschaftung. Das Gemeinschaftsprojekt der DITF und RBX Créations wurde auf der 5th International Conference on Natural Fibers 2021 (RNCF) mit dem ‚Natural Fibrenamics Award 2021 – honorable mention‘ ausgezeichnet. Die Forschungsarbeit wird finanziert durch das COSME Programm der Europäischen Union für die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen und klein- und mittelständischen Betrieben. Das unter…

…machen Roboter der Zukunft gefühlvoll. Chirurgische Instrumente, die sich wie feine Oktopus-Arme in alle Richtungen schlängeln oder große, kraftvolle, aber leichte Roboter-Tentakel, die gefahrlos mit Menschen Hand in Hand arbeiten oder ihnen unter die Arme greifen: Mit starken Muskeln und sensiblen Nerven aus intelligentem Kunststoff entsteht eine neue Generation von Roboterarmen. Das Team um die Experten für smarte Materialsysteme Professor Stefan Seelecke und Juniorprofessor Gianluca Rizzello schafft hierfür an der Universität des Saarlandes die Grundlagen. Als wäre der Roboterkollege aus…

Elektronik der Zukunft ist ohne zweidimensionale Materialien undenkbar. Sie sind die Hoffnung für leistungsfähige und energieeffiziente Elektronikbauteile. Gleichzeitig erschweren aber die einzigartigen Eigenschaften der zweidimensionalen Materialien ihre Dotierung mit Fremdatomen. Dieser Schritt ist notwendig, um die elektrische Leitfähigkeit präzise einzustellen und das Material in einen p- oder n-Typ-Halbleiter zu verwandeln. An dieser Stelle ist einem Team um Slawomir Prucnal (HZDR) mit Hilfe der Forschungsgruppe von Arkady Krasheninnikov (HZDR) und Dietrich Zahn (TU Chemnitz) nun ein Durchbruch gelungen, wie die Wissenschaftler*innen…

Universität Bayreuth verfügt über leistungsstarkes Großgerät. Die Ingenieurwissenschaften an der Universität Bayreuth verfügen seit kurzem über ein einzigartiges, mit einer Ultra-Kurzpuls-Laserquelle ausgestattetes Lasergerät zur Bearbeitung von Materialien. Auf den Gebieten der Gassensorik, der Hochfrequenztechnik und der Mikrosystemtechnik eröffnet das Gerät ungeahnte Forschungsmöglichkeiten. Es kann Schichten und Beschichtungen auf empfindlichen Oberflächen hochpräzise strukturieren. Gehärtete oder gebrannte technische Substrate aller Art lassen sich exakt schneiden oder fräsen. Das Gerät kostete fast 400.000 Euro. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat die Anschaffung des Geräts…

TU Freiberg präsentiert neuen Verbundwerkstoff… Aus einem gezüchteten marinen Schwamm entwickelten Forschende der TU Bergakademie Freiberg einen innovativen Werkstoff. Reagieren die Fasern des Schwamms mit einer kupferhaltigen Ammoniaklösung, wie sie beispielsweise in der Elektronikindustrie anfällt, entsteht das Mineral Atacamit. Dieses Mineral, das in der Natur nur sehr selten vorkommt, heftet sich so stark an die Schwammfasern, dass ein robustes Material entsteht, welches katalytische und antibakterielle Eigenschaften hat und somit potenziell als bio-basierter industrieller Filter eingesetzt werden könnte. Aus einem gezüchteten…

Der Ausbau der Offshore-Windenergie ist entscheidend dafür, dass Deutschland und die EU ihre Klimaziele erreichen. Wenig bekannt ist, dass sich schon beim Bau der Anlagen viele Tonnen CO2 einsparen ließen. Die BAM erforscht dazu in einem neuen Projekt zusammen mit Partnern aus Wissenschaft und Industrie die Verknüpfung von Leichtbauprinzipien mit digitalisierter Fertigung. Die Ergebnisse versprechen erhebliche CO2-Einsparpotenziale, die auch auf andere Bereiche des Stahlbaus übertragen werden können. Offshore-Windenergieanlagen stehen auf einer gewaltigen, bis zu 60 Meter hohen Tragstruktur; der größere…

… durch Selbstorganisation und Photopolymerisation. Ein internationales Forscherteam, angeführt von Mitgliedern der Technischen Universität München, des Deutschen Museums und der Universität Linköping, hat ein Verfahren entwickelt, um zweidimensionale Polymere mit der Dicke nur einer Moleküllage durch Lichteinwirkung auf einer Graphit-Oberfläche herzustellen. Die Entwicklung ebnet den Weg zu neuen ultradünnen und funktionellen Materialien. Die Suche nach neuen zweidimensionalen Materialien hat sich nach der Entdeckung von Graphen stark intensiviert – einem Supermaterial, dessen hervorragende Eigenschaften wie hohe Leitfähigkeit und Festigkeit es unglaublich…