In der Energietechnik und Raumfahrttechnik ist die Schmierung beweglicher Maschinenelemente eine besondere Herausforderung. Die üblichen Fette oder Öle haben hier den Nachteil, dass sie im Vakuum und bei hohen Temperaturen verdampfen, während sie bei sehr tiefen Temperaturen ihre Schmierwirkung einbüßen. Daher werden oftmals feste Schmierstoffe benötigt. Ein neues Projekt der Universität Bayreuth will auf diesem bisher wenig erforschten Gebiet einen grundlegenden Beitrag zur Optimierung leisten. Der Lehrstuhl für Konstruktionslehre und CAD kooperiert dabei mit dem Institut für Werkstofftechnik an der Universität Kassel und dem Computer-Chemie-Centrum an der FAU Erlangen-Nürnberg.
Neue Methode für Schadstoffe wie Rohöl, Glyphosat, Mikroplastik und Hormone
Forscher der Universität Bayreuth haben gemeinsam mit Partnern in China und den USA ein Oxidglas mit bisher unerreichter Bruchfestigkeit hergestellt. Unter hohen Drücken und Temperaturen ist es ihnen gelungen, ein Aluminosilikatglas parakristallisieren zu lassen. Die dadurch entstandenen kristallähnlichen Strukturen bewirken, dass das Glas sehr hohen Belastungen standhält, und bleiben unter normalen Umgebungsbedingungen erhalten. Die Parakristallisation erweist sich damit als vielversprechendes Verfahren zur Herstellung extrem bruchfester Gläser. In "Nature Materials" stellen die Forscher ihre Ergebnisse vor, an denen auch das Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg beteiligt war.
Aluminium-Kunststoff-Verbundfolien (APL) werden sehr oft zur Verpackung von Lebensmitteln verwendet, stellen jedoch eine Herausforderung beim Kunststoffrecycling dar. Forscher unter Leitung des Bayreuther Physikochemikers Prof. Dr. Markus Retsch haben jetzt ein Upcycling-Verfahren entwickelt, das derartigen Folien eine innovative Zweitverwendung ermöglicht. Eine einfach aufzutragende Beschichtung verwandelt benutzte APL-Verpackungen in vielseitig anwendbare Kühlfolien, die einem weiteren globalen Problem entgegenwirken: dem hohen Energiebedarf für Kühlsysteme. In „ACS Sustainable Chemistry & Engineering“ und „Advanced Materials Technologies“ werden die Forschungsergebnisse vorgestellt.
Lithium-Sauerstoff-Batterien werden oft als wiederaufladbare Energiespeicher der Zukunft angesehen. Derzeit gibt es jedoch eine Reihe von Faktoren, die eine breite Anwendung verhindern. Eine wesentliche Einschränkung sind hohe Überspannungen während des Ladevorgangs. Dies bedeutet, dass die zum Aufladen der Batterien benötigte Spannung erheblich ansteigt, was einen geringen Wirkungsgrad zur Folge hat. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift "Chem" erschienen ist, haben Prof. Dr. Francesco Ciucci von der Universität Bayreuth und Forschungspartner in China erstmals die Ursachen für diese Überspannungen identifiziert und erklärt.
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert einen neuen Sonderforschungsbereich (SFB) an der Universität Bayreuth. Die interdisziplinäre Erforschung nanostrukturierter Funktionsmaterialien soll die Leistungsfähigkeit von Batterien, Solarzellen, Brennstoffzellen und Photokatalysatoren revolutionieren und dadurch neue Perspektiven für eine nachhaltige Energiewirtschaft eröffnen. Ausgangspunkt der materialwissenschaftlichen Innovationen ist die ganzheitliche Betrachtung des Transports von Elektronen, Ionen, Molekülen und Wärme sowie ihrer Wechselwirkungen in den Materialien. Der neue SFB 1585 „MultiTrans“ erhält von der DFG in den nächsten vier Jahren insgesamt rund 11 Millionen Euro.
Materialien aus Spinnenseide können gezielt so verändert oder verarbeitet werden, dass lebende Zellen eines bestimmten Typs an ihnen haften bleiben, wachsen und sich vermehren. Dies haben Forscher*innen der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Scheibel herausgefunden. Zellspezifische Effekte der Materialien können durch biochemische Modifikationen der Seidenproteine, aber auch durch die Oberflächenstrukturierung von Beschichtungen aus Spinnenseide erzeugt werden. Die in „Advanced Healthcare Materials“ und „Advanced Materials Interfaces“ veröffentlichten Forschungsergebnisse sind wegweisend für die regenerative Medizin und die Herstellung von künstlichem Gewebe.
Dr. Nataliya Yadzhak aus Lwiw/Ukraine, Postdoktorandin und wissenschaftliche Mitarbeiterin am Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe der Universität Bayreuth, erhält auf Vorschlag der Alexander von Humboldt-Stiftung ein Stipendium aus dem EU-Programm „Marie Skłodowska-Curie Actions for Ukraine (MSCA4Ukraine)“. Während der zweijährigen Förderung wird sie an der Universität Bayreuth ein Forschungsprojekt zur Wasserstoffversprödung ferritischer Superlegierungen vorantreiben. Von den bisher 26 Forschungsvorhaben in Deutschland, die derzeit aus dem Programm „MSCA4Ukraine“ gefördert werden, ist es eines von nur zwei ingenieurwissenschaftlichen Projekten.
Forscher*innen der Universität Bayreuth stellen in "Science Advances" neuartige Vliesstoffe vor, die eine ungewöhnliche Kombination aus hoher elektrischer Leitfähigkeit und extrem niedriger Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Die Vliese stellen einen Durchbruch in der Materialforschung dar: Mit einem einfach zu realisierenden Materialkonzept ist es gelungen, elektrische und thermische Leitfähigkeit zu entkoppeln. Die Vliese werden aus Kohlenstoff und siliziumbasierter Keramik im Elektrospinnverfahren hergestellt und sind attraktiv für technologische Anwendungen, zum Beispiel in der Energietechnik und Elektronik. Sie können kostengünstig im industriellen Maßstab hergestellt und verarbeitet werden.
Bauteile aus keramischen Faserverbundwerkstoffen zeichnen sich dadurch aus, dass sie sehr hohen Betriebstemperaturen und schockartigen Temperaturschwankungen standhalten können. Einen Faserspritzprozess für die Herstellung von oxidkeramischen Faserverbundwerkstoffen zu automatisieren und zugleich hochgradig flexibel zu gestalten, ist das Ziel eines neuen Vorhabens von Informatik und Ingenieurwissenschaften an der Universität Bayreuth. Intuitive Roboterprogrammierung soll Unternehmen in die Lage versetzen, kurzfaserverstärkte oxidkeramische Bauteile bedarfsgerecht auch in sehr kleinen Serien zu fertigen. Das Projekt „FlexFiber“ wird von der DFG mit insgesamt rund 700.000 Euro gefördert.
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