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…

Chemiker der Universität Jena verhindern Dendrit-Bildung bei Lithium-Metall-Batterien. Die Energiedichte herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien nähert sich einem Sättigungspunkt, der den Anforderungen der Zukunft – etwa in Elektrofahrzeugen – nicht mehr gerecht wird. Lithium-Metall-Batterien können hingegen im Vergleich dazu doppelt so viel Energie pro Gewichtseinheit liefern. Die größte Herausforderung, die ihre Anwendung behindert, ist die Bildung von Lithium-Dendriten – also kleinen, nadelartigen Strukturen, die ähnlich Stalagmiten in einer Tropfsteinhöhle an der Lithium-Metall-Anode wachsen. Diese Dendriten breiten sich oft so weit aus, bis sie…

Der Maschinenbau ist eine Stärke der deutschen Industrie. In Leitbranchen, deren Produkte in einem globalisierten Umfeld starker Konkurrenz ausgesetzt sind, kann der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) dazu beitragen, Industriekapazitäten und Knowhow in Deutschland zu halten, im Maschinenbau und nachgelagerten Branchen. Doch erst durch praxisnahe Anwendung in der Industrie kann KI seine Stärken für Unternehmen voll entfalten. Wie das mit dem Beitrag angewandter Forschung geht, zeigen Textilindustrie und -maschinenbau ebenso wie die Kunststoffbranche. Mit der Corona-Krise sind Vliesstoffe über die Fachwelt…

Patientinnen, die ihre Brust durch Brustkrebs oder eine andere schwere Erkrankung verloren haben, können diese heute dank Implantaten dauerhaft und kosmetisch unauffällig rekonstruieren lassen. Die heute üblichen Silikonimplantate rufen jedoch nicht selten Abwehrreaktionen des Körpers hervor und können im schlimmsten Fall sogar reißen. Gemeinsam mit der BellaSeno GmbH entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT deshalb jetzt eine automatisierte Produktionsanlage für Implantate aus einer Polymerstruktur, die eine Brustrekonstruktion aus Eigengewebe der Patientinnen ermöglicht. Das Leipziger Unternehmen BellaSeno entwickelt Brustimplantate aus einer…

Hydrostatische Zug- und Druckversuche sind von entscheidender Bedeutung zur Modellierung der Materialeigenschaften von harten Schäumen. Die Daten aus diesen Tests sind unerlässlich, um das Materialversagen in der Anwendung auszuschließen. Forscher am Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben innovative Prüfverfahren und verbesserte Methoden für die sichere Auslegung von Hartschaumbauteilen entwickelt. Heutzutage fehlt ein bewährtes Verfahren für multiaxiale Prüfungen von harten Schäumen. Einige Belastungsfälle sind experimentell kaum realisierbar. So sind zum Beispiel plausible Prüfvorschriften für den hydrostatischen Zugversuch nicht bekannt, und…

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…

Das Fraunhofer-Institut für Windenergiesysteme IWES nimmt den neuen Lagerprüfstand BEAT1.1 (Bearing Endurance and Acceptance Test Rig) in Betrieb. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit 2,15 Mio. Euro geförderten Forschungsprojekts iBAC (Intelligent Bearing Amplitude Control) testet das Fraunhofer IWES gemeinsam mit den Projektpartnern ENERCON, Dataletics und IMO 100 kleinmaßstäbliche Rotorblattlager. Mit Hilfe der Testergebnisse wird eine Datenbasis aufgebaut, mit der Methoden zur schonenden Pitchregelung und ein durch künstliche Intelligenz (KI) gestütztes Zustandsüberwachungssystem für Blattlager entwickelt werden…

Der digitale Wandel ist überall zu finden. Das beschränkt sich nicht nur auf sprachgesteuerte Fernseher oder selbstfahrende Autos. Auch der Bau von Hochhäusern kann durch die Digitalisierung optimiert werden. „Noch vor einigen Jahren hätte man es für unmöglich gehalten, Beton zu drucken. Jetzt können wir sogar ganze Häuser mithilfe von 3D-Druck errichten“, sagt Kay Smarsly. Seit dem 1. März 2021 ist er Professor und Leiter des neuen Instituts für Digitales und Autonomes Bauen (IDAC) an der Technischen Universität Hamburg und…

… 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…

Isolatorketten verbinden das stromführende Leiterseil mit dem Freileitungsmast. Forscher der TU Graz simulierten erstmals, wann und unter welchen Bedingungen unterschiedliche Belastungen auf diese Ketten wirken. Freileitungen werden damit noch sicherer. Sie sind klein und unscheinbar, spielen bei der Betriebssicherheit von Hochspannungsleitungen aber im wahrsten Sinne des Wortes eine „tragende Rolle“: Isolatorketten. Sie verbinden das stromführende Leiterseil mit dem Strommast. Durch ihre geringe Leitfähigkeit verhindern sie, dass der Stromkreis über den Mast geschlossen und ein Kurzschluss verursacht wird. Zudem tragen sie…

Welche Stoffe in Lebensmitteln oder Textilien drinstecken, ist für den Verbraucher auf den ersten Blick nicht zu erkennen. Ein Team an der Hochschule Landshut hat ein kostengünstiges mobiles Nah-Infrarot-Spektrometer entwickelt, das Informationen über unterschiedliche Substanzen liefert und im Vergleich zu den am Markt bisher erhältlichen Geräten sehr preisgünstig ist. Zucker oder Süßstoff? Wolle oder Baumwolle? Fake oder echt? Welche Stoffe in Lebensmitteln oder Textilien drinstecken, ist für den Verbraucher auf den ersten Blick nicht zu erkennen. Geräte, die mithilfe von…

Festkörperbatterien könnten künftig zur Alternative für Lithiumbatterien werden und Elektroautos zu längeren Reichweiten verhelfen. Doch derzeit sind sie noch nicht langlebig genug. Ein Team des Fritz-Haber-Institutes, der TU München und des Forschungszentrum Jülich weist jetzt jedoch einen Weg, die Lebensdauer der Feststoffbatterien zu erhöhen. Die Forschenden haben festgestellt, dass Nanoschichten an den Grenzen zwischen den winzigen Kristallkörnern des Feststoffelektrolyten zur Stabilisierung der Batterien beitragen können. Sie sind die nächste Generation der mobilen Energiespeicher: Festkörperbatterien. Sie versprechen nicht nur größere Reichweiten,…

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…