Materialforschung: „Sprühende Ideen“ zum Herunterladen

„Sprühende Ideen“ heißt eine Sonderbeilage der Zeitschrift „bild der wissenschaft“, die im Januar zum Thema „Materialforschung“ erschienen war. Der einführende Artikel, acht Druckseiten lang und reich bebildert, stammt von mir, dazu noch ein weiterer Text („Sanfter Körperkontakt). Die Baden-Württemberg Stiftung hat das Heft jetzt zum Download bereitgestellt. Das bietet für den Besucher dieser Seiten die … Weiterlesen

Materialforschung: Farne als Vorbild

Das Periodensystem der nutzbaren chemischen Elemente ist nicht größer geworden. Doch in der Materialforschung hat ein neues Zeitalter begonnen – auch mithilfe der Natur.

erschienen in bild der wissenschaft plus 1-2015

Thomas Schimmel ist immer für eine Überraschung gut. Wenn der Professor vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die Bedeutung neuer Materialien verdeutlichen will, so verzichtet er darauf, auf einem Computerbildschirm Animationen von elektrisch angetriebenen Leichtbaukarossen, futuristischen Gebäuden oder gewagten Brückenkonstruktionen zu zeigen. Er präsentiert auch nicht Ausstellungsstücke wie einen Mikrochip oder den Teil einer Turbinenschaufel. Stattdessen greift er zu einem Trinkglas auf seinem Schreibtisch, in dem eine unscheinbare grüne Pflanze schwimmt.
Dabei fragt der Physiker sein Gegenüber: „Was fällt Ihnen als Erstes ein, wenn Sie den Begriff Materialien hören – Stahl, Beton, Aluminium oder andere Konstruktionswerkstoffe?“ Um dann hinzuzufügen: „Dabei vergessen wir oft, dass sich bei den Materialien komplett Neues getan hat.“ Und zeigt auf die Pflanze, die er als Salvinia molesta vorstellt.

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Textilfarbstoffe umweltfreundlich klären

erschienen in Forschung im Fokus, Sonderpublikation der TH Köln, 2014

Um Jeansstoff und andere Baumwolle, aber auch Seide und Wolle in nahezu allen vorstellbaren Tönen zu färben, setzt die Textilindustrie Hunderte verschiedener Azofarbstoffe ein. Diese wasserlöslichen Stoffe reagieren chemisch mit der Textilfaser und werden daher fest an sie gebunden. Sie bleichen selbst bei häufigem Waschen in der Maschine oder bei Sonneneinstrahlung kaum aus. Doch die bunte Welt der Mode hat ihre Schattenseiten.

Dazu zählt, dass beim Färben längst nicht der gesamte Azofarbstoff auf der Faser landet. Ein erheblicher Anteil reagiert in der färbenden Lösung mit Wasser. „Die resultierenden Farbabwässer werden bislang oft nur sehr stark verdünnt und anschließend via Kläranlage in Flüsse eingeleitet“, sagt Chemikerin Prof. Astrid Rehorek, geschäftsführende Direktorin von STEPS. Nun ist dank der Arbeit von STEPS-Wissenschaftlern ein kostengünstiges biologisches Verfahren verfügbar, um Farbwässer zu entfärben und die Farbstoffe zu ungefährlichen Substanzen abzubauen.

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Double aus dem 3D-Drucker

Enthusiasten sprechen bereits von einer industriellen Revolution: 3D-Druck wandelt individuelle Computerentwürfe unmittelbar in Produkte um.

erschienen in bild der wissenschaft plus, 1-2014

Kleinlaut ist Shapeways nicht. In einer Mitteilung der 80-Mitarbeiter-Firma aus New York heißt es unter der Überschrift „3D-Druck verändert die Welt“: „Im letzten Jahrhundert hatten große Unternehmen das Sagen: Sie ermittelten, was die Konsumenten wollten und stellten diese Produkte in großer Zahl in Massenfertigung her. Dank 3D-Druck sind diese Zeiten nun vorüber.“

Das Geschäft von Shapeways: Via Internet nimmt das Unternehmen Dateien entgegen und füttert damit 3D-Drucker. Diese bauen aus dem jeweiligen digitalen Entwurf schichtweise einen Gegenstand aus Kunststoff oder Metall auf, der anschließend an den Einsender der Datei ausgeliefert wird. Logisch, dass diesen Service niemand in Anspruch nimmt, um etwas herzustellen, das es preiswerter und qualitätsgeprüft im Laden oder im Internet-Shop zu kaufen gibt. Was Shapeways attraktiv macht, ist die Möglichkeit, individuell gestaltete, einmalige Produkte herzustellen. Selbst entworfene Smartphone-Schutzhüllen, Vasen, Schmuck, Eierbecher oder kleine Skulpturen sind derzeit die Renner. Dies offenbart ein Blick auf die Internet-Seiten von Shapeways über die Produktdesigns.

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Das Speicher-Problem – Lösung in Sicht

Erschienen in: bild der wissenschaft plus Januar 2014, zum PDF: bdw_plus_Energiespeicher Die Energiewende erfordert Speicher, mit denen das unstete Angebot erneuerbaren Stroms jederzeit mit der schwankenden Energienachfrage in Einklang gebracht werden kann. Insel Pellworm in der Nordsee: Übers Jahr erzeugen dort die Windkraft- und Solaranlagen dreimal mehr Strom, als die knapp 1200 Einwohner und die zahlreichen Feriengäste verbrauchen. Bislang … Weiterlesen

Wassernutzung: Alle sollen gewinnen

Erschienen in: bild der wissenschaft plus „Wasser Wissen“ Juli 2012 

Sozialwissenschaftler helfen, wenn Nationen wegen grenzüberschreitender Flüsse im Clinch liegen oder wenn es innerstaatlichen Streit um gerechte Wassernutzung gibt.

ES BEGINNT MITTEN in Jerusalem, führt in östlicher Richtung in einer Schlucht inmitten der Judäischen Wüste bergab und endet nach rund 25 Kilometern am Toten Meer: das Kidron-Tal, von den Palästinensern Wadi Nar genannt. „Als ich 1993 zum ersten Mal nach Israel kam, habe ich überlegt, durchzuwandern — bei den Israelis war es vor der ersten Intifada 1987 für Wandertouren sehr beliebt“, erinnert sich Ines Dombrowsky vom Deutschen Institut für Entwicklungspolitik in Bonn. Das Kidron-Becken gehört größtenteils zum Westjordanland und erstreckt sich heute über drei Zonen — A, B und C benannt — , in denen die Palästinensische Autonomiebehörde und das israelische Militär jeweils unterschiedliche Befugnisse haben.

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Arzneistoffe entwerfen: Alles Berechnung

Erschienen in: bild der wissenschaft 11/2013 Berliner Mathematiker haben am Rechner einen Arzneistoff gegen Schmerzen entworfen. Verdrängen Computermethoden die Laborarbeit? MARCUS WEBER IST ÜBERZEUGT, einen Arzneistoff entwickelt zu haben, der Schmerzen effektiv bekämpft. Und der dabei keine schweren Nebenwirkungen hervorruft, wie sie von anderen Schmerzmitteln bekannt sind: Die weit verbreiteten Opioide beispielsweise können abhängig machen, die Verdauung … Weiterlesen

Die Rechenkunst des Quantencomputers

Erschienen in: Forschen in Jülich 2/2012 Lange existierten Quantencomputer nur als Utopie in den Köpfen von Physikern. Inzwischen gibt es sie wirklich. Der Jülicher Wissenschaftler Dr. Thomas Neuhaus untersucht theoretisch, welche Probleme sich mit ihnen künftig womöglich lösen lassen. Hier die PDF-Datei: 12_FiJ_Quantencomputer

Thermo-Power

Thermoelektrische Generatoren könnten dafür sorgen, dass im Alltag weniger Energie vergeudet wird. Während an ihrem Einsatz im Auto noch getüftelt wird, sind sie als Stromquelle von Funksensoren bereits marktreif. Rund 60 Prozent der Energie, die ein Verbrennungsmotor aus Kraftstoff gewinnt, geht als Abwärme verloren. Thermoelektrische Generatoren (TEGs) sind prinzipiell in der Lage, diese Wärme in … Weiterlesen