Materialwissenschaften

Materialwissenschaftler der Universität Jena entwickeln eine Technologie, um schwach gekrümmte Zylinder- und Torusflächen hochpräzise zu bearbeiten. Wie lassen sich schwachgekrümmte Zylinder- und Torusflächen, also leicht gebogene Flächen, mit Krümmungsradien von 200 bis 20.000 Millimeter präzise bearbeiten? Vor dieser Herausforderung standen die Materialwissenschaftler Dr. Volker Herold und Susanne Sandkuhl in der Abteilung Mechanik der funktionellen Materialien am Otto-Schott-Institut für Materialforschung der Friedrich-Schiller-Universität Jena. Zu bearbeiten waren Teile eines Präzisionswerkzeuges, das zur Montage eines Röntgen-Spiegels für ein Weltraum-Observatorium dient. Der zu fertigende…

Metallatome sind für die bemerkenswerte Stabilität von Borstenwurm-Kiefern verantwortlich, zeigen Experimente der TU Wien. Das könnte der Schlüssel für neue Hochleistungsmaterialien sein. Borstenwürmer finden sich fast überall wo es Meerwasser gibt, und das schon seit hunderten Millionen Jahren. Trotzdem haben sie Besonderheiten, die erst jetzt entschlüsselt werden konnten: Ihre Kiefer sind aus bemerkenswert stabilem Material aufgebaut, und das Geheimnis dieser Stabilität kann man nun durch Experimente an der TU Wien in Kooperation mit den Max Perutz Labs erklären. Eine entscheidende…

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden hat eine neue Anlage zum sogenannten Lithography-based Metal Manufacturing, kurz LMM, in Betrieb genommen und erweitert damit seine umfangreiche Expertise im Bereich der additiven Fertigung um einen innovativen Ansatz. Das Fraunhofer IFAM Dresden ist einer der ersten Anwender von LMM in der angewandten Forschung und Entwicklung weltweit. Das Institut wird in einer strategischen Partnerschaft mit dem Anlagenhersteller Incus das Verfahren stetig weiterentwickeln. LMM ist ein Stereolithographieverfahren. Grundlage ist eine Paste,…

Biofunktionalisierte Materialien … Kunststoffe werden in der Regel bei deutlich über einhundert Grad Celsius verarbeitet, Enzyme dagegen halten diesen hohen Temperaturen üblicherweise nicht stand. Forschenden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP ist es gelungen, diese Gegensätze zusammenzubringen: Sie können Enzyme in Kunststoffe einbauen, ohne dass die Enzyme dabei ihre Aktivität verlieren. Die Potenziale, die sich dadurch ergeben, sind groß. Materialien, die sich selbst reinigen, die Anti-Schimmel-Oberflächen besitzen oder sich sogar selbst abbauen können, sind nur einige Beispiele dafür, was möglich…

Erforschung, Entwicklung und Herstellung neuer Materialien hängen entscheidend von schnellen und zugleich genauen Simulationsmethoden ab. Maschinelles Lernen, bei dem Künstliche Intelligenz (KI) selbstständig neues Wissen erwirbt und anwendet, wird es künftig ermöglichen, komplexe Materialsysteme rein virtuell zu entwickeln. Wie das funktioniert und welche Anwendungen davon profitieren, erklärt ein Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) gemeinsam mit Kollegen aus Göttingen und Toronto in einem Artikel in der Zeitschrift Nature Materials. (DOI: 10.1038/s41563-020-0777-6) Digitalisierung und Virtualisierung gewinnen in den verschiedensten wissenschaftlichen…

Eine neue Klasse von Membranen verspricht hochinteressante Anwendungen bei der Stofftrennung – sei es in der Biotechnologie oder der Wasserreinigung. Doch das theoretische Verständnis über diese Polymermembranen ist nach wie vor lückenhaft. Im renommierten Fachmagazin Chemical Reviews präsentieren zwei Forscher des Helmholtz-Zentrums Hereon und der Universität Göttingen nun eine Studie, die die Wissenslücken identifiziert und vielversprechende Lösungsansätze aufzeigt. Ob bei Entsalzungsanlagen, der Abwasserreinigung oder der Abscheidung von CO2 – Membranen spielen in der Technik eine zentrale Rolle. Seit mehreren Jahren…

Wissenschaftler der Empa und der EPFL haben eine neue Art von Defekten als häufigste Quelle von struktureller Unordnung in auf Oberflächen synthetisierten Graphen-Nanobändern identifiziert, einer neuartigen Klasse von kohlenstoffbasierten Materialien, die sich als äusserst nützlich für elektronische Bauteile der nächsten Generation erweisen könnte. Die Forscher identifizierten die atomare Struktur dieser sogenannten “Biss”-Defekte und untersuchten ihren Einfluss auf die elektrische Leitfähigkeit der Nanobänder. Mit gezielten Biss-Defekten versehene Nanobänder mit Zickzack-Rändern könnten eine geeignete Plattform für bestimmte Anwendungen in der Spintronik darstellen….

Einzigartige Kombination von experimentellen Techniken offenbart die Phasenumwandlung eines metallischen Glases. Metallische Gläser sind metastabile Materialien mit spezifischer atomarer Anordnung und Eigenschaften. Sie sind in der Regel härter, korrosionsbeständiger und fester als gewöhnliche Metalle. Sie entstehen, indem die natürliche Kristallisation verhindert wird. Dies kann zum Beispiel durch rasches Abkühlen der Schmelze geschehen, so dass den Atomen die Beweglichkeit genommen wird, bevor sie die Kristallanordnung einnehmen können. Der umgekehrte Prozess – rasches Erhitzen von metallischen Gläsern – ermöglicht die Bildung von…

Deutsch-finnisches Team aus den Materialwissenschaften entwickelt neuartiges Designermaterial. Ein chemischer Reißverschluss macht es möglich, Molekülfäden zu Kohlenstoffnetzen zusammenzuschweißen, die sich von dem verwandten Werkstoff Graphen deutlich unterscheiden. Das zeigt ein internationales Forschungsteam unter Marburger Leitung im Wissenschaftsmagazin „Science“. Die neue Methode eröffnet Möglichkeiten für weitere maßgeschneiderte Materialien, erwarten die Autorinnen und Autoren um den Chemiker Professor Dr. Michael Gottfried von der Philipps-Universität Marburg. Nanoröhrchen, Fulleren, Graphen – die Ära der maßgeschneiderten Werkstoffe aus Kohlenstoff hat längst begonnen. „In Graphen ist…

Mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie den kleinsten Rückständen auf der Spur. Saubere Oberflächen sind wichtige Qualitätsmerkmale, da sie einen entscheidenden Einfluss auf die Weiterverarbeitung der Bauteile und deren zuverlässige Funktion haben. Mit der laserinduzierten Plasmaspektroskopie kann die elementare Zusammensetzung einer Oberfläche spezifisch analysiert werden und Aufschluss über Kontaminationen geben. Um die Verunreinigungen schon während des Fertigungsprozessen zu erkennen, gilt eine digitalisierte inline Messung als Schlüssel für eine hocheffiziente Prozesssteuerung. Innerhalb des vom BMWi geförderten Projektes »ALASKA« wurde diese Technologie genutzt und…

– neue Fasern mit großem Potenzial für Hochtemperaturwerkstoffe … Hochtemperaturbeständige Keramikfasern – aus diesem speziellen Forschungsbereich haben die DITF schon mehrfach über neue Entwicklungen berichtet. Eine neue Art oxidkeramischer Fasern, die mit ihren Eigenschaften den führenden Standard neu definieren, können nun als Ergebnis intensiver Forschungsarbeit vorgestellt werden. Die herausragenden Fasereigenschaften beziehen sich auf Keramiken aus zirconiumoxidverstärktem Mullit. Diese keramische Klasse konnte erstmals kontinuierlich in Form von Fasern versponnen und gesintert werden. Keramische Fasern setzt man zur Herstellung faserverstärkter Keramikwerkstoffe ein….

Solarenergie spielt im erneuerbaren Energiemix für Deutschland, aber auch weltweit, eine große Rolle. Bereits heute sind verschiedene, mehr oder weniger effiziente Verfahren und Konzepte zum Recycling von ausgedienten PV-Modulen im Einsatz. Um diese zu beurteilen, fehlt es jedoch an Standardisierung und Normung von Recyclingprozessen für PV-Module, damit das volle Potenzial des Recyclings ausgeschöpft werden kann. Diesem Ziel hat sich nun das Projekt »Standardisierung und Normung von Recyclingprozessen für Silizi-umsolarmodule – ReSi-Norm« angenommen. Solarenergie spielt im erneuerbaren Energiemix für Deutschland, aber…

Fraunhofer IWS Dresden gründet Lasertech-Unternehmen aus Ein Team aus Forschern des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik IWS und aus der Wirtschaft gründen mit »Fusion Bionic« ein Hightech-Unternehmen aus. Dieses will mit weltweit führenden Lösungen zur Laserinterferenz-Technologie Lotuseffekte und weitere funktionale Mikrostrukturen der Natur auf technische Oberflächen wie Tragflächen und Implantate bringen. Unterstützung erhielt das Team vom AHEAD-Programm der Fraunhofer-Gesellschaft, das sich auf den Technologietransfer spezialisiert hat. Moderne Lichtinterferenz-Technologien aus Dresden machen es möglich: Durch »Direct Laser Interference Patterning« (kurz: DLIP,…

Dauerhaft dicht – flexibel – antimikrobiell … INNOVENT e.V. hat zusammen mit Projektpartnern eine neue Versiegelungstechnologie für die Kanten von Transportbändern entwickelt. Vor allem in der Lebensmittelindustrie werden hohe hygienische Anforderungen an Transportbänder gestellt, deren größter Schwachpunkt bislang die offenen Kanten der Seitenränder waren. Mit der neuen Technologie, welche für alle Verbundmaterialien aus Polymeren mit Gewebe-Einlage anwendbar ist, lassen sich solche Kanten versiegeln. Basierend auf dieser Technologie ist auch eine nachträgliche Konfektionierung von Transportbändern einfach und dauerhaft realisierbar. Das Projekt…

IfBB entwickelt nachhaltiges Material für neue Mehrweg-Schale. Das IfBB – Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe an der Hochschule Hannover entwickelt in Zusammenarbeit mit dem Startup für messbar nachhaltige Produkte Crafting future für das Münchner Startup re-Cup ein nachhaltiges biobasiertes Material für die neue Mehrweg-Schale „REBOWL“ für „to go“-Lebensmittel. Nachhaltigkeit auf drei Ebenen: Vermeidung von Verpackungen, Wiederverwendung im Pfandsystem und baldmöglichst der Einsatz biobasierter Materialien. Die Pfandschale „REBOWL“ wurde im April erfolgreich von re-Cup GmbH in Zusammenarbeit mit ihrem Partner Crafting…

Faserverstärkte Kunststoffe haben als Leichtbaumaterial das Potenzial, die Ökobilanz von Schiffen zu verbessern. Basieren Fasern und Kunststoffmatrix auf nachwachsenden Rohstoffen, kann der ökologische Fußabdruck weiter reduziert werden. Eine Integration dieser Werkstoffe als strukturelle Komponenten ist nicht Stand der Technik und erfordert neue Konzepte im Schiffbau. Insbesondere für Passagierschiffe gelten zudem strenge Sicherheitsbestimmungen und Brandschutzanforderungen. Ziel des Forschungsprojektes »GreenLight« ist die Entwicklung biobasierter Faserverbundwerkstoffe mit intrinsischer Brandsicherheit zum Einsatz für tragende Strukturen inklusive Fertigungs- und Recyclingkonzepten. Aufgrund des Leichtbaupotenzials werden Faserverbundkunststoffe…