Materialwissenschaften (Materie und Technologie)

 

Luftbild des Gebäudes des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien.

Das Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien wird untersuchen, wie sich Werkstoffe klimafreundlich herstellen, nachhaltig nutzen und recyceln lassen mehr

Im Vordergrund ein Ausschnitt der ausgedehnten Flächen einer Deponie mit rostrotem Rotschlamm, Im Hintergrund ein flächenmäßig deutlich kleineres Aluminiumwerk. Werk und Deponie liegen an einem Meerbusen, der in der oberen Bildhälfte zu sehen ist. Rechts sind grüne Wiesen zu sehen.

Aus Abfällen der Aluminiumproduktion lässt sich mit Wasserstoff in einem wirtschaftlichen Verfahren CO2-freies Eisen gewinnen mehr

Ein Mann in hellem Anzug und mit weißem Schutzhelm läuft an mannshohen Rollen von Stahlblechen vorbei, die in zwei Reihen übereinander gestapelt sind.

Das Gas eignet sich so gut für die Eisenproduktion wie Wasserstoff, ist aber einfacher und kostengünstiger zu transportieren mehr

Mehr Strom aus Abwärme

Durch einen Zusatz von Titan wird ein thermoelektrisches Material effizienter mehr

Festkörperakkus könnten in Zukunft viele Vorteile bieten, unter anderem für die Verwendung in elektrisch betriebenen Autos.

Durch Erkenntnisse, wie es in Feststoffbatterien zum Kurzschluss kommt, könnte sich deren Lebensdauer verlängern lassen mehr

3D-Druck mit Ultraschall

Forschende setzen Partikel mit Hilfe von Ultraschall zu dreidimensionalen Objekten zusammen mehr

Vier quadratische Platten aus gepresster Rinde liegen in einer rechteckigen Anordnung auf einer hellen Unterlage.

Aus einem Abfallprodukt der Holzwirtschaft lassen sich ohne Klebstoff stabile Platten herstellen mehr

Schlanker Stahl - fest und sicher

Ein Werkstoff aus wenigen gut verfügbaren Komponenten ist sehr zugfest und trotzdem stark verformbar mehr

Um die Reaktionen durchführen zu können, musste eine Kugelmühle so umgebaut werden, dass während des Mahlens Gas durch die Mahlkapsel strömen kann, ohne dass das Katalysatorpulver ausgetragen wird.

Der Einsatz mechanischer Energie ist eine neue Art, chemische Reaktionen zu beschleunigen oder in neue Richtungen zu lenken. Die Ammoniaksynthese benötigt normalerweise 400-500°C und Drucke von 200-300 bar, aber kann unter Vermahlung in einer Kugelmühle bereits bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck ablaufen, selbst wenn die Raten deutlich geringer sind als beim technischen Prozess. Mechanokatalytische Reaktionen sind nicht auf die Ammoniaksynthese beschränkt, sondern wir haben eine ganze Reihe von Reaktionen entdeckt, die durch Einwirkung mechanischer Kräfte beschleunigt werden können. mehr

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Luftbild des Gebäudes des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien.

Das Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien wird untersuchen, wie sich Werkstoffe klimafreundlich herstellen, nachhaltig nutzen und recyceln lassen mehr

Im Vordergrund ein Ausschnitt der ausgedehnten Flächen einer Deponie mit rostrotem Rotschlamm, Im Hintergrund ein flächenmäßig deutlich kleineres Aluminiumwerk. Werk und Deponie liegen an einem Meerbusen, der in der oberen Bildhälfte zu sehen ist. Rechts sind grüne Wiesen zu sehen.

Aus Abfällen der Aluminiumproduktion lässt sich mit Wasserstoff in einem wirtschaftlichen Verfahren CO2-freies Eisen gewinnen mehr

Ein Mann in hellem Anzug und mit weißem Schutzhelm läuft an mannshohen Rollen von Stahlblechen vorbei, die in zwei Reihen übereinander gestapelt sind.

Das Gas eignet sich so gut für die Eisenproduktion wie Wasserstoff, ist aber einfacher und kostengünstiger zu transportieren mehr

Mehr Strom aus Abwärme

Durch einen Zusatz von Titan wird ein thermoelektrisches Material effizienter mehr

Festkörperakkus könnten in Zukunft viele Vorteile bieten, unter anderem für die Verwendung in elektrisch betriebenen Autos.

Durch Erkenntnisse, wie es in Feststoffbatterien zum Kurzschluss kommt, könnte sich deren Lebensdauer verlängern lassen mehr

3D-Druck mit Ultraschall

Forschende setzen Partikel mit Hilfe von Ultraschall zu dreidimensionalen Objekten zusammen mehr

Vier quadratische Platten aus gepresster Rinde liegen in einer rechteckigen Anordnung auf einer hellen Unterlage.

Aus einem Abfallprodukt der Holzwirtschaft lassen sich ohne Klebstoff stabile Platten herstellen mehr

Schlanker Stahl - fest und sicher

Ein Werkstoff aus wenigen gut verfügbaren Komponenten ist sehr zugfest und trotzdem stark verformbar mehr

Mikroskopische Aufnahme von kugelförmigen Eisenpartikeln mit einer Größe zwischen zwei und etwa 30 Mikrometern. Die hellen runden Teilchen befinden sich auf einer dunklen Unterlage.

Das Metall könnte künftig Energie aus regenerativen Quellen speichern, etwa für den Transport mehr

Mit künstlicher Intelligenz zu neuen Werkstoffen

In einer Pilotarbeit hilft maschinelles Lernen bei der Entwicklung von Materialien etwa für die Wasserstoffspeicherung mehr

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Stempelzelle aus synthetischen Diamanten

Materialien, die Strom ohne Verluste leiten können, würden in vielen Bereichen die Energieeffizienz erhöhen. Dafür müssten allerdings die Temperaturen, bei denen diese Supraleitung auftritt, praxistauglicher werden. Mikhail Eremets und sein Team am Max-Planck-Institut für Chemie sind diesem Ziel deutlich näher gekommen  mehr

Eine rötlich gefärbte Probe eines Knochens, der in Folie geschweißt und an einem Stab befestigt ist, vor der Röhre eines Mikrocomputertomographen. Die Röhre wird von einer kupferfarbenen Abdeckung eingefasst und befindet sich in einer Metallwand.

Knochen werden ständig  erneuert und bei mechanischer Belastung umgebaut. Was dabei genau geschieht und welche Struktur die Knochen steif und fest macht, untersuchen Richard Weinkamer und Wolfgang Wagermaier am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung. mehr

Zähne mit Sollbruchstellen

Bei starker Belastung splittern Haifischzähne entlang einer vorgegebenen Richtung und bleiben dadurch spitz mehr

Schall nimmt Gestalt an

Winzige Teilchen mithilfe von Ultraschall zu manipulieren oder gar zu beliebigen Mustern zu arrangieren, das gelingt mit der Methode der akustischen Holografie mehr

„Die Metallbranche wird eine der gewaltigsten Umwälzungen erleben“

Dierk Raabe, Direktor am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, erklärt, welche Möglichkeiten Industrieunternehmen heute schon haben, um das Ziel einer nachhaltigen Metallwirtschaft zu erreichen mehr

Eiserner Klimaschutz

Die Metallindustrie und Materialwissenschaft haben zahlreiche Möglichkeiten, metallische Werkstoffe klimafreundlicher zu machen mehr

Milliroboter mit vielseitigem Bewegungstalent

Ein magnetischer Antrieb ermöglicht es einem winzigen Vehikel, durch eine komplexe Umgebung zu gehen, kriechen, springen und schwimmen mehr

Tropfen am Zug

Wenn Flüssigkeiten auf einer Unterlage bewegt werden, treten ähnliche Reibungskräfte auf wie bei Festkörpern mehr

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Modellsystem Sand

Die Eigenschaften von Sand sind für die Pharma- und Lebensmittelindustrie ebenso relevant wie für das Verständnis von Naturkatastrophen, wie zum Beispiel Erdrutsche. mehr

Film: Materialien mit Gedächtnis

Auch wenn man es ihr nicht ansieht, aber diese Büroklammer ist etwas ganz Besonders. Sie hat ein Gedächtnis. Selbst wenn man sie verbiegt, kann sie sich an ihre ursprüngliche Form erinnern. mehr

Film: Intelligenter Stahl für das Auto von morgen

Jedes Jahr ereignen sich weit mehr als 200.000 Autounfälle auf Deutschlands Straßen. Mit hohem technischem Aufwand versuchen die Hersteller, Fahrer und Mitfahrer zu schützen. mehr

Unter Druck

Druck wirkt sich auf die menschliche Psyche aus, sorgt dafür, dass sich Knochen verändern und kann sogar die Leitfähigkeit von Materialien beeinflussen. Die lange Folge des Forschungsquartetts widmet sich der Bedeutung von Druck in der Psychologie, der Biologie und der Chemie. mehr

Lichtblicke für die Energiewende

Regenerative Energiequellen sollen künftig Kohle, Gas und Erdöl ersetzen. Dabei könnte die Kernfusion eine Alternative zu Strom von Windrädern und Solaranlagen bieten. Während bei der Kernfusion noch grundlegende physikalische und technische Fragen offen sind, fehlen beim Ausbau von Wind- und Sonnenstrom bisher geeignete Energiespeicher. Batterien aus nachwachsenden Rohstoffen oder aus Kohlendioxid erzeugte Chemieprodukte könnten da helfen. mehr

Menschliche Displays

Seit wir Smartphones besitzen, drücken und wischen wir auf ihnen herum. Forscher arbeiten nun an neuartigen Benutzeroberflächen - auf der Haut. mehr

Ernst Ruska, Nobelpreis für Physik 1986

1931 entwickelte Ernst Ruska zusammen mit Max Knoll an der Technischen Universität in Berlin den Prototyp eines Elektronenmikroskops, der zunächst weniger leistungsfähig war als optische Mikroskope. Die zwei Jahre später entwickelte Version lieferte bereits eine zehnmal höhere Auflösung als herkömmliche Lichtmikroskope. Heute erreichen moderne Elektronenmikroskope eine Auflösung von bis zu einem Angström, also zehn Milliardstel eines Meters. 1986 erhielt Ernst Ruska den Nobelpreis für Physik zusammen mit Gerd Binnig und Heinrich Rohrer, den Erfindern des Rastertunnelmikroskops. Ruska starb am 30. Mai 1988 in Berlin. mehr

Klaus von Klitzing, Nobelpreis für Physik 1985

Seine entscheidende Entdeckung machte von Klitzing in der Nacht zum 5. Februar 1980 am Hochfeld-Magnetlabor in Grenoble: Der Forscher fand heraus, dass der Stromfluss durch einen Halbleiter weitgehend durch ein Naturgesetz bestimmt wird. Quantisierter Hall-Effekt wird seine wegweisende Entdeckung genannt. Dieser Effekt ermöglicht erstmals, ein exaktes Maß für den elektrischen Widerstand festzulegen – als Naturmaß mit der Einheit Ohm. Der Quanten-Hall-Effekt war aber auch einer der Ausgangspunkte für die Nanoelektronik und die wissenschaftliche Erforschung der physikalischen Eigenschaften von Halbleitern weit unterhalb der Größenordnung heutiger Mikroelektronik. Für diese Entdeckung erhielt Klaus von Klitzing 1985 den Nobelpreis für Physik. mehr

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