Materialwissenschaften

Funktionsintegration ermöglicht im Automobilbau die Reduzierung von Gewicht, notwendigem Bauraum und Kosten durch entfallende Komponenten. Zudem kann der Montageaufwand reduziert werden. Im Verbundprojekt „TechnoHyb“ des LeichtbauCampus Open Hybrid LabFactory forscht das Institut für Konstruktionstechnik der Technischen Universität Braunschweig im Forschungsschwerpunkt Mobilität an Prozess- und Werkzeugtechnologien für funktionsintegrierte hybride Bauweisen. Ziel ist die Entwicklung der Technologie, sodass sie sich für den Einsatz in der Fahrzeuggroßserienproduktion einsetzen lässt. Das übergeordnete Ziel von „TechnoHyb“ ist die Entwicklung wirtschaftlicher funktionsintegrierter Karosseriesysteme in Hybridbauweise. In…

Photoanoden aus Metalloxiden gelten als praktikable Lösung für die Erzeugung von Wasserstoff mit Sonnenlicht. So besitzt α-SnWO4 optimale elektronische Eigenschaften für die photoelektrochemische Wasserspaltung, korrodiert jedoch rasch. Schutzschichten aus Nickeloxid können die Korrosion verhindern, reduzieren jedoch die Photospannung und damit den Wirkungsgrad. Nun hat ein Team am HZB an der Synchrotronquelle BESSY II untersucht, was an der Grenzfläche zwischen der Photoanode und der Schutzschicht genau passiert. Kombiniert mit theoretischen Methoden deuten die Messdaten darauf hin, dass sich dort eine Oxidschicht…

Der fein fokussierte Ionenstrahl (Focused Ion Beam, FIB) ist ein sehr nützliches Werkzeug in der Nanotechnologie und in der Analytik. Wissenschaftler*innen nutzten die FIB-Technologie bisher vor allem, um Proben für bestimmte Mikroskopie-Techniken zu präparieren, etwa bei der Fehlersuche in der Halbleiterindustrie. Doch FIBs können viel mehr. Das vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) initiierte EU-Netzwerkprojekt „Fokussierte Ionentechnologie für Nanomaterialien – FIT4NANO“ will Forscher*innen und Unternehmen aus ganz Europa zusammenbringen, um die Technologie gemeinsam weiterzuentwickeln und neue Anwendungen zu erschließen. Eine Ionenfeinstrahlanlage ähnelt…

Forscher des Instituts für Naturstofftechnik der TU Dresden haben ein Isoliermaterial aus Altpapier für den Versand von temperaturempfindlichen Lebensmitteln und Medikamenten entwickelt. Im Rahmen eines Forschungs- und Entwicklungsprojektes konnten die Grundlagen für die Herstellung ökologisch nachhaltiger Frischeversandverpackungen und damit eine Alternative zu umweltschädlichen Styropor- und Kunststoffverpackungen geschaffen werden. Thermoisolierte Verpackungen halten Versandgüter in einem bestimmten Temperaturbereich. Die Verpackungen gewährleisten eine passive Kühlung, oftmals mit zusätzlichen Kühlmitteln, ohne Energieeintrag. Für den temperaturgeführten Versand werden gegenwärtig überwiegend umweltbelastende Verpackungen aus schwer recycelbaren…

Fraunhofer LBF ermittelt hohes Potenzial für Leichtbau Schärfere gesetzliche Emissionsgrenzwerte drängen die Automobilindustrie zu innovativen Leichtbaulösungen. In diesem Kontext gewinnt die Schwingfestigkeit von gefügten Feinblechverbindungen, insbesondere an Multimaterialverbindungen, an Bedeutung. Im Rahmen des von der EU geförderten Forschungsprojektes »ALLIANCE« hat der Automobilhersteller Opel Automobile GmbH zusammen mit dem Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF und dem Fachgebiet SAM der Technischen Universität Darmstadt innovative numerische Methoden auf Basis von Schwingfestigkeitsversuchen von Scherzug- und Schälzugproben zur Lebensdauerabschätzung für Multi-Material-Fügetechniken entwickelt. Die Validierung…

Materialwissenschaftler der Friedrich-Schiller-Universität Jena haben ein Verfahren zur thermischen Härtung von sehr dünnem Glas weiterentwickelt. Es könnte die Limitierung des thermischen Vorspannens auf Glasdicken im Millimeterbereich beseitigen und den Prozess zudem auf ganz neue Glastypen anwendbar machen. Der Europäische Forschungsrat unterstützt den Jenaer Glasexperten Prof. Dr. Lothar Wondraczek nun bei der weiteren Entwicklung des Prozesses mit dem renommierten „ERC Proof of Concept Grant“. Um die Festigkeit von Glas zu erhöhen und somit eine größere Haltbarkeit zu garantieren, spielt in der…

Hochleistungsfasern, die hohen Temperaturen ausgesetzt waren, verlieren meist unerkannt ihre mechanischen Eigenschaften und können im schlimmsten Fall genau dann reissen, wenn Leben davon abhängen. Zum Beispiel Sicherheitsseile der Feuerwehr oder Tragseile für schwere Lasten auf Baustellen. Empa-Forschende haben nun eine Beschichtung entwickelt, die die Farbe wechselt, wenn sie hohen Temperaturen durch Reibung oder Feuer ausgesetzt war. Der Feuerwehrmann rennt ins brennende Gebäude und durchsucht systematisch Raum für Raum nach Personen, die Rettung bedürfen. An ihm befestigt ist ein Sicherungsseil, an…

Neue Methode zur Oberflächenbestimmung in der Zementindustrie Das ZAE Bayern in Würzburg und Schwenk Zement KG haben SAXS als neues Tool zur schnellen Analyse spezifischer Oberflächen von Zement Pulvern etabliert – Herr Neumann (Schwenk Zement KG) ist begeistert: „Ich habe gehofft, dass das Analyse-Verfahren uns weiterhilft, dass es aber so gut funktioniert, hätte ich nicht erwartet“. Zementherstellung ist mit hohem Energieeinsatz verbunden. Deshalb macht es ökologisch und ökonomisch Sinn, intensiv nach energetisch weniger fordernden Syntheserouten zu suchen. Chemische Zusammensetzung, Kristallphasen…

Mit dem Jahresende wachsen die Erwartungen an einen baldigen Impfschutz gegen COVID-19. Bis es für weite Teile der Bevölkerung so weit ist, bieten 2020 in Forschung und Industrie erzielte Erfolge zum Schutz vor dem Virus eine gute Ausgangsbasis im Kampf gegen Corona und darüber hinaus. An Instituten der Zuse-Gemeinschaft wurden Fortschritte nicht nur in der Medizin-, sondern auch in der Materialforschung erzielt. Teil 2 unserer Serie zur Corona-Forschung in der Zuse-Gemeinschaft. Zu diesen Erfolgen in der der Materialforschung gehören Neuerungen…

Man nennt sie „magische Nanoteilchen“, weil sie besondere Eigenschaften haben: Sie bestehen aus nur wenigen Atomen, aber weil diese sich in einer besonderen Kristallstruktur anordnen, sind die Partikel extrem stabil. Es sei denn, man bestrahlt sie mit Licht. Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben herausgefunden, dass sich solche Materialien schon grundlegend verändern, sobald sie mit optischen Methoden lediglich analysiert werden sollen. Das Fachmagazin „Nature Communications“ berichtet. Aus gerade einmal 26 Atomen bestehen die Cadmiumselenid-Partikel, mit…

Medizinische Produkte wie Blutbeutel oder Schläuche werden häufig aus Weich-PVC hergestellt. Der Kunststoff enthält oft phthalathaltige Weichmacher, die im Verdacht stehen, gesundheitsschädigend zu sein. Da die Substanzen nicht chemisch mit dem Polymer verbunden sind, können sie in die Blutbeutel entweichen und so mit menschlichen Zellen in Berührung gelangen. Ein neues Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST verhindert, dass die schädlichen Substanzen in die Umgebung migrieren. Weichmacher sind in vielen Alltagsgegenständen, aber auch in Medizinprodukten enthalten. Sie werden Polymeren…

Das Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden hat seine Simulationsmöglichkeiten am Standort erweitert, um strömungs- und energietechnische Vorgänge in Materialien noch besser untersuchen zu können. Durch die neuen Kompetenzen können insbesondere auch Systeme und Netzwerke untersucht und Phasenwechselmaterialien (PCM) sowie deren Verhalten und Effekte in Bauteilen vorhergesagt werden. So ist z. B. das Open-Source-Tool OpenFOAM, welches für Strömungssimulationen eingesetzt wird, neu im Portfolio. Die Software bietet den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern deutlich mehr Möglichkeiten zur Modellentwicklung und Implementierung….

Fraunhofer LBF ruft Kompetenzteam zur Schadensanalytik für Kunststoffteile. Kommt es bei Kunststoffbauteilen in der Produktion oder im Betrieb zu Schadensfällen, ist schnelle Hilfe gefragt. Im schlimmsten Fall führen Schäden zu Produktionsstillstand in Unternehmen oder Regressforderungen. Daher müssen Ursachen für auftretende Schäden kurzfristig identifiziert und Lösungskonzepte in kürzester Zeit bereitgestellt werden. Hier bietet das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF umfangreiche Unterstützung an. In der »Taskforce Troubleshooting« wird ab sofort die Kompetenz in der Schadensanalytik für Kunststoffbauteile gebündelt. Interessenten können sich…

Besonderheit im Zahnschmelz von Haifischzähnen entdeckt Haifischzähne müssen während ihrer kurzen Verweildauer auf den Punkt funktionieren: Der Port-Jackson-Stierkopfhai ernährt sich von harten Beutetieren wie Seeigeln und Muscheln. Seine Zähne müssen kontinuierlich hoher mechanischer Beanspruchung standhalten. Dies gewährleistet die besondere Struktur des Zahnschmelzes: „Die Besonderheit besteht darin, dass die innere Zahnschmelzschicht für Stabilität sorgt, während die äußere sukzessive absplittert. Dadurch behält der Zahn seine Funktion“, sagt Dr. Shahrouz Amini. Diese Erkenntnis liefert neue Designparadigmen für funktionalisierte Werkstoffe mit Außenbeschichtungen, die beschädigt…

Neues EU-Projekt MultiMat³ Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen aus Deutschland und Südafrika kooperieren im Rahmen des M-era.Net-Programms der Europäischen Union in dem neuen Projekt MultiMat³. Gemeinsam entwickeln sie optimierte und neue Materialien für den Einsatz in Technologien der additiven Fertigung. Die additive Fertigung (AF) – häufig als 3D-Druck bezeichnet – hat sich in sehr kurzer Zeit zu einer viel versprechenden, aufstrebenden Fertigungstechnologie entwickelt. Dies verdankt sie vor allem den Möglichkeiten zur freien Bauteilgestaltung ohne spezielle Formwerkzeuge, wodurch sich Prototypen, Kleinserien und sogar…

Ein spannendes Forschungsprojekt mit aktuellem Bezug und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten läuft derzeit an der Hochschule Hof: Am Institut für Materialwissenschaften (ifm) beschäftigt man sich mit der Erforschung antibakterieller Oberflächenbeschichtungen. Diese Lackverbindungen sollen in der Zukunft insbesondere in Krankenhäusern, Arztpraxen oder auch in öffentlichen Verkehrsmitteln eingesetzt werden und die Verbreitung von Bakterien und Viren hemmen. Helfen soll dabei erstmals ein naturnaher Stoff, der aus bislang wenig genutzten Fischereiabfällen gewonnen werden kann. Jessica Wittmann (31) ist wissenschaftliche Mitarbeiterin im Forschungsprojekt „Krankenhausbett“ an der…