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Materialforschung

Smarte Strukturmaterialien für mehr Sicherheit

Mikromechanik auf der Nanometerskala – oder: Ein Blick auf die materielle Wirklichkeit der Zukunft. Foto: Max-Planck-Institut für Eisenforschung
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Am Max-Planck-Institut für Eisenforschung wurde ein Projekt zur Erforschung intelligenter Materialsysteme gestartet: Mit Unterstützung der Volkswagen Stiftung sollen Komponenten entwickelt werden, deren Festigkeit sich je nach akutem Bedarf variieren lässt.

Man stelle sich folgendes Szenario vor: Ein Fahrzeug stößt frontal gegen einen Passanten. Doch statt mit voller Festigkeit auf ihn zu prallen, verändert sich die Frontpartie des Fahrzeugs in einem Sekundenbruchteil und wird so weich, dass sowohl dem Passanten als auch den Fahrzeuginsassen kaum etwas passiert. Würde das gleiche Fahrzeug jedoch gegen einen Baum krachen, so erhöht die Karosserie ihre Festigkeit und die Insassen sind noch besser geschützt als bisher.

Dieses Szenario klingt zwar nach Science Fiction, soll aber durch die aktuelle Forschung von Dr. Christoph Kirchlechner vom Düsseldorfer Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) in naher Zukunft Realität werden. Die Volkswagen Stiftung fördert diese bahnbrechende Idee mit 100 000 Euro innerhalb ihres Programms „Experiment!“.
Grundlagenforschung mit Zukunftspotential
Gegenwärtig sind die mechanischen Eigenschaften von Strukturmaterialien durch ihre chemische Zusammensetzung und Mikrostruktur definiert und können nur während des Herstellungsprozesses, zum Beispiel durch eine Wärmebehandlung, beeinflusst werden. Kirchlechners Idee basiert darauf, kleinste, schaltbare Partikel während des Herstellungsprozesses in das Material einzubauen. Das Besondere an diesen Partikeln ist, dass sie sich entweder durch magnetische oder elektrische Felder verformen lassen und somit die Eigenschaften des Gesamtmaterials entscheidend 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. Dass meine gewagte Idee nun auch von der Volkswagen Stiftung gefördert wird, ist eine besondere Auszeichnung, die klar zeigt, dass unsere Wissenschaft für die Gesellschaft und Industrie von höchster Relevanz ist. Und so etwas motiviert natürlich jeden Wissenschaftler“, so Kirchlechner. Dabei geht der junge Gruppenleiter davon aus, dass er die Festigkeit um das Zweifache vom Ausgangsmaterial erhöhen kann. Weicher wird das Material voraussichtlich um bis zu 50 % des Ausgangszustandes.
In der Anfangsphase des Projektes wird sich Kirchlechner auf kleinste Materialproben und Dünnschichten konzentrieren, um ohne großen Aufwand im Labormaßstab ausreichend starke elektrische und magnetische Felder erzeugen zu können. Getestet wird das Materialkonzept an Aluminiumlegierungen, Stahl und an Hartstoffschichten.
Yasmin Ahmed Salem ist Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit am Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE).
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