Materialwissenschaften

Ultrasensitive Erkennung von Stickstoffmonoxid (NO) mit einem leitfähigen 2D-Metall-Organischen Gerüst. In einer Zeit, in der Umweltüberwachung und medizinische Diagnostik zunehmend an Bedeutung gewinnen, wird die Fähigkeit, spezifische Gase präzise zu detektieren, zu einem entscheidenden Fortschritt. Stickstoffmonoxid (NO), ein Molekül mit erheblichen Umwelt- und biologischen Implikationen, kann dank bahnbrechender Forschung zu metall-organischen Gerüsten (MOFs) nun effizienter denn je nachgewiesen werden. Warum ist die Erkennung von Stickstoffmonoxid wichtig? Die Erkennung von Stickstoffmonoxid (NO) ist für die Überwachung der Luftqualität entscheidend, da NO,…

Mögliche Anwendung für selbstreinigende Oberflächen in Automobilen oder Gebäuden. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und des Indian Institute of Technology Guwahati (IITG) haben ein Oberflächenmaterial entwickelt, das Wasser fast vollständig abweist. Mit einem neuen Verfahren veränderten sie metallorganische Gerüstverbindungen (MOFs) – künstliche Materialien mit neuen Eigenschaften – mithilfe von Kohlenwasserstoffketten. Die entstandenen superhydrophoben, also hochgradig wasserabweisenden Eigenschaften sind für selbstreinigende Oberflächen interessant, die robust gegenüber Umwelteinflüssen sein müssen, beispielsweise bei Automobilen oder in der Architektur. Die Studie wurde…

Fraunhofer IWS entwickelt Werkstoff- und Prozesslösungen für industrielle Herausforderungen bei Rohstoffengpässen. Simulationen und moderne Testverfahren zeigen Alternativen zu klassischen Werkstoffen auf. Die Rohstoffknappheit stellt die globale Industrie vor ernste Herausforderungen. Recycling und die verstärkte Nutzung von Sekundärrohstoffen werden für viele Unternehmen zur Notwendigkeit. Gleichzeitig treiben steigende Rohstoffpreise und die Unsicherheit bei der Beschaffung die Materialforschung voran. Das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS in Dresden beteiligt sich nun an einem neuen Fraunhofer-Leitprojekt. Ziel ist es, die Versorgung mit struktur- und…

… für die Laserträgheitsfusion zur sauberen Energieversorgung der Zukunft. Damit künftige Laserfusionskraftwerke effizient und zuverlässig arbeiten können, müssen aktuelle Lasertechnologien auf die extremen Anforderungen von hohen Leistungen und Dauerbetrieb angepasst werden. Im neuen Forschungsprojekt »nanoAR« arbeiten neun Projektpartner aus Industrie und Forschung an Methoden zur strukturellen Entspiegelung und Reduzierung von oberflächennahen Schädigungen der eingesetzten optischen Komponenten. Ihre Ansätze könnten auch auf weitere Anwendungsfelder für Hochleistungsoptiken übertragen werden. Mit höchstauflösenden Geräten lassen sich kleine Schädigungen an Oberflächen erkennen. © Fraunhofer IMWS…

Mit einem Material aus recycelten Kunststoffen und alten Rotorblättern soll die betonlastige Eisenbahninfrastruktur in Deutschland modernisiert werden. Sie unterhalten sich über Mischungen, Mischungsverhältnisse und Zusatzstoffe und es klingt, als seien Lasse Hansen und Jonathan Gerstel in einer Küche und redeten über die Zutaten für ein neues Gericht. Aber die Ingenieure stehen im Technikum, einer riesigen Versuchshalle der TU Berlin, an einer Spritzgussmaschine. Dort experimentieren sie mit recycelten Kunststoffabfällen, Quarzsand und Glasfaserresten von Rotorblättern ausrangierter Windräder. „Naja“, sagt Lasse Hansen und…

Design, Lifestyle und Funktionalität sind zentrale Kaufkriterien bei Sportartikeln und Accessoires. Für diesen boomenden Markt werden viele Produkte aus Asien nach Europa eingeführt, die nicht ökologisch nachhaltig sind. Forschende des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe haben nun im Rahmen eines durch die Fraunhofer-Zukunftsstiftung geförderten Projekts eine Alternative entwickelt. Das Produktdesign von Fahrradhelmen stellt aus gutem Grund die Funktionalität in den Mittelpunkt. Dies ging bisher auf Kosten der Kreislauffähigkeit und hinterlässt einen erheblichen ökologischen Fußabdruck – insbesondere,…

Mit energie- und ressourcensparenden Methoden will ein Forschungsteam am Institut für anorganische Chemie der TU Graz hochwertige dotierte Siliziumschichten für die Elektronik- und Solarbranche ermöglichen. Die weltweite Produktion von Halbleitern wächst rasant und damit die Nachfrage nach Vorprodukten, insbesondere kristallinem Silizium. Bei dessen energieintensiver Herstellung lässt sich aber nur ein Viertel des eingesetzten Rohsiliziums nutzen. Dies führt zu großen Abfallmengen. Im heute eröffneten „Christian Doppler Labor für Neue Halbleitermaterialien basierend auf funktionalisierten Hydridosilanen“ forscht ein Team um Laborleiter Michael Haas…

Forschende am Fraunhofer WKI entwickeln biobasierte Klebstoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe und biogener Reststoffe. Klebstoffe mit ihren vielfältigen Einsatzmöglichkeiten sind eine Schlüsseltechnologie, um Materialien zu verbinden und damit endliche Ressourcen zu schonen. Aufgrund ihres breiten Anwendungsspektrums sind Klebstoffe ein Wachstumsmarkt. Die Substitution konventioneller Klebstoffe durch biobasierte Klebstoffe leistet einen wichtigen Beitrag zur Realisierung einer biobasierten Kreislaufwirtschaft. Unzählige Produkte, die uns im Alltag begegnen, werden mit Hilfe von Klebstoffen hergestellt. Beispiele sind Bücher, Handys, Matratzen, Autos oder Etiketten auf Flaschen. Die…

Montanuniversität Leoben bringt Innovation ins All: Ein bedeutender Schritt für die Weltraumforschung und die Montanuniversität Leoben: Nach langen Vorbereitungsarbeiten sind hochentwickelte Dünnfilmbeschichtungen aus Leoben nun auf der Internationalen Raumstation (ISS) eingetroffen. Die innovativen Beschichtungen, die für künftige Weltraumanwendungen entwickelt wurden, sind Teil eines internationalen Forschungsprojekts im Rahmen des European Materials Aging (EMA)-Programms, gefördert durch die Europäische Weltraumorganisation (ESA). Die von Dr. Megan Cordill (Erich Schmid Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften) und Univ.-Prof. Dr. Christian Mitterer (Department Werkstoffwissenschaft,…

Flugroboter, die in der Lage sind, Gebäudehüllen zu inspizieren und zu reparieren, mit natürlichen Ökosystemen zu interagieren sowie den Klimawandel und die Artenvielfalt zu überwachen: Im heute offiziell eröffneten «DroneHub» im NEST der Empa werden künftig solche Drohnen und Roboter der nächsten Generation entwickelt und getestet. Die Forschungseinrichtung entstand in Zusammenarbeit mit dem Imperial College London und widmet sich der Entwicklung von autonomen Robotern, die sowohl in natürlichen als auch in von Menschen geschaffenen Umgebungen funktionieren. Die Welt steht vor…

Aktuelle biobasierte Kunststoffe sind oft nur für kurzlebige Anwendungen, wie Verpackungen geeignet, da sie unzureichende Langzeiteigenschaften aufweisen. Das neue Projekt »Biobasierte Polyester für anspruchsvolle Langzeitanwendungen« aus dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF soll die Langzeiteigenschaften von Biokunststoffen durch gezielte Additivierung verbessern, um deren Einsatz in technischen Anwendungen zu ermöglichen. Dafür suchen die Forschenden Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette, die auch bei langlebigen Produkten petrobasierte Kunststoffe durch biobasierte Lösungen substituieren möchten. In dem geplanten Projekt werden biobasierte Materialien durch gezielte Additivierung…

Roboter, die Berührungen spüren und Temperaturunterschiede wahrnehmen? Ein unerwartetes Material macht das möglich. Im Empa-Labor für Hochleistungskeramik entwickeln Forschende weiche und intelligente Sensormaterialien auf der Basis von Keramik-Partikeln. Beim Wort «Keramik» denken die meisten Menschen an Kaffeetassen, Badezimmerfliesen oder Blumentöpfe. Nicht so Frank Clemens. Für den Forschungsgruppenleiter im «High-Performance Ceramics» Labor der Empa kann Keramik Strom leiten, intelligent sein – und sogar fühlen. Denn Clemens entwickelt gemeinsam mit seinem Team weiche Sensormaterialien auf der Basis von Keramik. Solche Sensoren «spüren»…

Projekt NanoSTeW geht neue Wege in der Kupferverarbeitung. Neue kupferbasierte Werkstoffe für den 3D-Druck entwickeln und dabei das Thema Nachhaltigkeit ins Visier nehmen, das ist in den kommenden fünf Jahren das Ziel von Dr. Silja-Katharina Rittinghaus. Die Wissenschaftlerin der Bergischen Universität Wuppertal erhält vom Bundesministerium für Bildung und Forschung rund zwei Millionen Euro für den Aufbau einer neuen Nachwuchsgruppe. „Im Projekt NanoSTeW suchen wir nach einer neuen Materialzusammensetzung, die möglichst fest und möglichst leitfähig ist, um sie zur Herstellung von…

Neuer ISTA Professor Julian Léonard macht abstrakte Quanteneigenschaften sichtbar. Julian Léonard, neuer Assistenzprofessor am Institute of Science and Technology Austria (ISTA), erweckt die Quanteneigenschaften der Materie zum Leben, führt sie aus dem Abstrakten in die Realität. Nachdem er an der ETH Zürich und in Harvard geforscht hat, wechselt Léonard nun von der TU Wien ans ISTA. Seine Forschung unterstreicht die zentrale Rolle der Quantenmechanik in der Natur. Dabei spielt er mit den Regeln der Quantenphysik wie mit einem Brettspiel, um…

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) entwickelt in einem neuen EU-Projekt standardisierte Messverfahren zur Untersuchung der Oberflächen von Nanopartikeln. Ziel ist es, die Funktionalität und Sicherheit von Nanopartikeln weiter zu verbessern. Aufgrund ihrer winzigen Größe von eins bis 100 Nanometern besitzen Nanopartikel einzigartige Eigenschaften, wie eine erhöhte chemische Reaktivität, oder spezielle optische und elektronische Merkmale. Diese Eigenschaften machen sie unverzichtbar in zahlreichen Technologien und Produkten – von Farben und Kosmetika bis zu Solarzellen, Batterien und medizinischer Diagnostik. Herausforderung bei…

Faszinierende „molekulare Federn“: Forschungsteam der TU Chemnitz entwickelt Farbstoffe, die Spannungen in Kunststoffen quantitativ anzeigen. Unter der Leitung von Prof. Dr. Michael Sommer, Inhaber der Professur Polymerchemie der Technischen Universität Chemnitz, ist es einem Forschungsteam gelungen, verschiedene Farbstoffmoleküle aus dem Bereich sogenannter Mechanophore zu konstruieren und so einzusetzen, dass sie molekulare Spannungen quantitativ anzeigen. Mit Hilfe solcher Moleküle werden Bauteilspannungen je nach Stärke durch Farbänderungen sichtbar. Das Konzept solcher Farbstoffe ist nicht neu. Bisherige Mechanophore konnten jedoch meist nur das…