»Smarte« Materialien
Materialien sollen Eigenschaften situativ anpassen
Forscher des Düsseldorfer Max-Planck-Instituts für Eisenforschung (MPIE) arbeiten – von der Volkswagen Stiftung gefördert – an der Entwicklung von Materialien, die ihre Eigenschaften situativ jeweils gewünschten Anforderungen anpassen.
Die Frontpartie eines Autos bemerkt bei einem Zusammenstoß mit einem Passanten, dass es sich um einen solchen handelt und wird innerhalb von Sekundenbruchteilen so weich, dass dem Passanten kaum etwas passiert. Bei einem Zusammenstoß mit einem entgegenkommenden PKW behält das Material seine Festigkeit oder erhöht sie sogar und schützt so die Insassen besser vor dem Aufprall.
An diesem noch wie Science Fiction klingenden Materialverhalten arbeiten die Forscher um Dr. Christoph Kirchlechner vom Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE). Erstmals sollen Materialien die Fähigkeit erhalten, ihre mechanischen Eigenschaften den jeweils gewünschten Anforderungen anzupassen. Bislang sind die Materialeigenschaften durch die chemische Zusammensetzung und Mikrostruktur durch den Herstellungsprozess, z.B. die dabei vorgenommene Wärmebehandlung fest vorgegeben und nicht veränderbar.
Kirchlechner möchte kleinste »schaltbare« Partikel in die Materialien einbauen, die sich durch magnetische und elektrische Felder verformen lassen sollen und so die Materialeigenschaften des Gesamtmaterials verändern.
»Das Schöne an der Forschung in Max-Planck-Instituten ist ja, dass man den Fokus ganz auf wissenschaftliche Ideen legen kann – und diese dabei durch nicht-wissenschaftliche Restriktionen nicht behindert wird«, so Kirchlechner, der seit 2013 Leiter der Forschungsgruppe Nano-/Mikromechanik der Abteilung Struktur und Nano-/Mikromechanik am MPIE ist.
Kirchlechner geht davon aus, dass er die Festigkeit um das Zweifache vom Ausgangsmaterial erhöhen kann. Weicher wird das Material voraussichtlich um bis zu 50 % des Ausgangszustandes.
Im Labor werden anfangs kleinste Materialproben und Dünnschichten hergestellt, um die herum starke elektrische und magnetische Felder herum erzeugt werden können. Die Testmaterialien sind Aluminiumlegierungen, Stahl und Hartstoffe. Sind die Vorgänge auf der Nano- und Mikro-Ebene erforscht, soll die Übertragung und Erprobung der Forschungsergebnisse in makroskopischen Dimensionen erfolgen.
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