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Archive for the ‘Werkstoffe’ Category

SpinnennetzBei  Rasterkraftmikroskop-Untersuchungen der Seide von braunen Einsiedlerspinnen fanden  Forscher aus Williamsburg (VA, USA) heraus, dass jeder Faden, 1000 mal dünner ist als ein menschliches Haar, wie ein Kabel aus einigen tausend Protein-Nanosträngen von 20 Millionstel Millimeter Durchmesser und mindestens 1 Mikrometer Länge besteht.

Dass lange Nanofasern das Geheimnis der hohen Reißfestigkeit von Spinnenseidenfäden sind, wurde lange vermutet. Die einzigartige Seide der braunen Einsiedlerspinne, die im Gegensatz zu anderen Spinnenseiden aus flachen Bändern statt zylindrischen Fasern besteht, erleichterte jetzt die mikroskopische Untersuchung. Bereits im letzten Jahr konnte das Team zeigen, dass die braune Einsiedlerspinne ihre Seidenstränge mit einer speziellen Technik verstärkt. Mittels einer winzigen, nähmaschinenähnlichen Spinndüse webt die Spinne etwa 20 Mikroschleifen in jeden Millimeter Seide, die sie auswirft, was den klebrigen Faden reißfester macht.

Zur Originalpublikation http://www.sciencemag.org/news/2018/11/spider-silk-five-times-stronger-steel-now-scientists-know-why

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von Edward Nürenberg, Timo Rabe und Sebastian Leubner

Während der Promotion kann es oft schwierig sein, das universitäre Umfeld zu verlassen und sich Anregungen für die spätere berufliche Laufbahn anzueignen. Der Workshop „Zeolites in Contemporary Applications” der ProcessNet-Fachgruppe Zeolithe und der BASF SE am 17.-19.09.2018 in Ludwigshafen gab 20 Studenten und Promotionsstudenten der Chemie und MaterialwisGruppenbildsenschaften aus ganz Deutschland genau dazu die Möglichkeit. Gemeinsam mit sechs fachkundigen Experten auf dem Gebiet der Zeolithe und porösen Materialien in Bezug auf Katalyse diskutierten sie aktuelle Anwendungen von Zeolithen und bekamen so Einblicke in die aktuelle Forschung und Anwendung dieser vielseitigen Materialien.

Deutsche Zeolith-Tagung 2019

Mehr zu Zeolithen gibt es vom 6.-8. März 2019 bei der Deutschen Zeolith-Tagung. Reichen Sie bis zum 3. Dezember Ihren Beitrag ein!

Das wissenschaftliche Programm umfasste vier Vorträge aus dem Bereich der akademischen Forschung und zwei anwendungsorientierte Präsentationen von Wissenschaftlern der BASF SE. Eine Postersession ermöglichte das weite Feld der Zeolith-Forschung aktiv zu erkunden, eigene Forschungsergebnisse zu präsentieren sowie in regen wissenschaftlichen Austausch mit anderen Teilnehmern und Vertretern der BASF SE zu treten.

Eine Busrundfahrt über das BASF-Gelände verschaffte einen beeindruckenden Einblick in die größte zusammenhängende Chemieanlage der Welt. Die anschließende Podiumsdiskussion mit Vertretern von Universitäten und der Industrie rundete die Veranstaltung ab.

Der Workshop war sehr gut von der BASF und der Fachgruppe Zeolithe organisiert, umfasste eine breite Auswahl von relevanten wissenschaftlichen Themen und bot gute Möglichkeiten zu Interaktionen zwischen den akademischen Teilnehmern untereinander sowie mit den Vertretern der BASF. Besonders spannend am Programm war die Verbindung zwischen industriell etablierten Zeolith-basierten Systemen und futuristischen Neuentwicklungen, welche schon gegenwärtig und in Zukunft in wichtigen Bereichen wie der Medizin, Wasseraufbereitung, Katalyse, Energiespeicherung und vielen anderen von hoher Relevanz sein werden.

Der Workshop kombinierte hervorragend zwei Facetten; zum einen über aktuelle und schon dagewesene Forschung mit Experten auf diesem Gebiet zu diskutieren und sich selbst weiterzubilden und zum anderen die innere Struktur eines Großkonzernes kennenzulernen. So war dieser Workshop eine wunderbare Chance, einen Einblick in die die Welt jenseits der Universität zu bekommen.

 

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Durch die Energiewende und den steigenden Anteil an erneuerbaren Energien mit volatiler Verfügbarkeit gewinnt die Kopplung von Energie- zu Chemiesektor neuen Schwung – und die Elektrolyse an Bedeutung. Denn die Elektrolyse ist der Schlüssel bei vielen hochaktuellen Prozessen und die entscheidende Schnittstelle zwischen Strom- und Chemiesektor.

Unter dem Stichwort „Sektorkopplung“ geht es dabei darum, Strom für die Herstellung von Kraftstoffen oder Chemikalien zu nutzen. In fast allen Verfahren spielt die Elektrolyse eine Schlüsselrolle. Dabei bildet die Wasserelektrolyse einen Schwerpunkt. Der durch die Aufspaltung von Wasser gewonnene Wasserstoff kann entweder als Energieträger beispielsweise für Brennstoffzellen eingesetzt oder in die Produktion von Chemikalien eingespeist werden. Dementsprechend vielfältig ist die Zahl der Projekte: Fast täglich wird über neue Bauvorhaben berichtet, von der lokalen Wasserstoff-KWK-Anlage bis zu Megaprojekten wie die geplanten 10- und 20-MW-Projekte, die AkzoNobel bzw. Shell Anfang 2018 angekündigt haben. Gleichzeitig schreitet die Entwicklung der Elektrolysezellen voran: Neue Elektrodenmaterialien oder Entwicklungen wie die PEM-Elektrolysezellen sorgen dafür, dass die Verfahren immer effizienter und je nach weiterer Nutzung des Wasserstoffs auch wirtschaftlich wettbewerbsfähig werden. In einem Bericht von April 2018 an das BMWi weisen Wuppertal Institut und Fraunhofer ISI jedoch darauf hin, dass die verfügbaren Elektrolyseure keine Serienprodukte sind und ein notwendiger Scale-Up schnell erfolgen muss. Daraus ergäben sich auch Chancen für den Exportmarkt.

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Und längst richtet sich das Augenmerk nicht mehr nur auf die Wasserstoffproduktion. Auch die Co-Elektrolyse von Wasser und Kohlendioxid zu Synthesegas wird derzeit genauer untersucht. Im Forschungsprojekt Rhetikus streben Siemens und Evonik ein Verfahren zur Umwandlung von Kohlendioxid zu Butanol und Hexanol mit Hilfe von regenerativem Strom und Mikroorganismen an. Siemens liefert die Elektrolysetechnik und entwickelt dabei den ersten Gas-Gas-Elektrolyseur im industriellen Maßstab.

Auch, wenn dabei die Erzeugung werthaltiger Chemikalien im Mittelpunkt steht, bringt das Verfahren noch einen zweiten Aspekt mit, der es für die Kopplung an erneuerbare Energieträger besonders interessant macht: Es lässt sich innerhalb eines gewissen Rahmens hoch- und runterregeln und könnte damit je nach Stromangebot mehr oder weniger Energie pro Zeiteinheit nutzen.

Das gilt nur in sehr geringem Umfang für den Klassiker unter den Elektrolyseverfahren, die Chlor-Alkali-Elektrolyse. Denn das gebildete Chlor ist der Ausgangspunkt für viele weitere Chemikalien, und die Produktionsmengen können nicht ohne weiteres heruntergefahren werden. Doch selbst in diesem vermeintlich lang ausgereiften Prozess verbergen sich noch Innovationspotenziale: So konnte durch den Einsatz von Sauerstoffverzehrkathoden der Energieverbrauch bei Covestro für die Chlorherstellung um bis zu 30 % gesenkt werden.

Welche Anwendungen in der Elektrolyse aktuell auf der Tagesordnung stehen und wie sich ihre Potenziale noch besser nutzen lassen, diskutieren Anwender und Anbieter beim PRAXISforum Electrolysis in Industry am 22. und 23. November 2018 im DECHEMA-Haus, Frankfurt. Die Anmeldung für Aussteller und Teilnehmer ist geöffnet; mehr unter http://www.dechema.de/Electrolysis

 

 

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nano-184187_1280Nanomaterialien haben längst Einzug in den Alltag gehalten. Ob als Bestandteil von Sonnencreme, im Handyakku, als Textilbeschichtung oder beim Einsatz in der Pharmazie, die besonderen Eigenschaften der winzigen Teilchen machen manches moderne Produkt überhaupt erst möglich. Dennoch flammen in der Öffentlichkeit immer wieder Diskussionen über die Sicherheit von Nanomaterialien auf. Die Wissensplattform „DaNa“ hat sich seit Jahren zur Aufgabe gemacht, zuverlässige Informationen über verschiedene Nanomaterialien, ihren Einsatz und ihre Auswirkungen auf Mensch und Umwelt zur Verfügung zu stellen. In diesem Kontext hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung nun eine neue Broschüre „Nanomaterialien im Alltag“ herausgegeben. Sie beschreibt nicht nur allgemeinverständlich, warum „nano“ so besonders ist und in welchen Produkten Nanomaterialien zu finden sind. Auch Forscher kommen zu Wort: In Kurzinterviews erklären sie u.a., warum es so schwierig ist, die Exposition zu messen, welche Rückschlüsse Tests an Zellkulturen auf die Wirkung im Körper zulassen, wie sich Carbon-Nanotubes in der Produktion gefahrlos einsetzen lassen oder wie man Nanopartikel im Körper aufspürt. Auch Informationen zur Risikobewertung und zur Regulierung von Nanomaterialien finden sich in der Publikation.

Die Broschüre kann unter https://www.bmbf.de/pub/Nanomaterialien_im_Alltag.pdf kostenfrei heruntergeladen werden.

Informieren Sie sich über die aktuellsten Erkenntnisse aus der Nanotoxikologie-Forschung und treffen Sie internationale Experten bei der NanoTox 2018 – 9th International Conference on Nanotoxicology, 18. – 21. September 2018. Mehr unter http://nanotox2018.org/

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innoemat-logo-100Am 23. und 24. November fand das erste Statusseminar der Förderinitiative „InnoEMat – Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien“ in Leipzig statt. Der fachliche Austausch sowie das Knüpfen neuer Kontakte zwischen allen 17 Verbundprojekten, die vom BMBF gefördert werden, standen dabei im Mittelpunkt.

Fachleute aus den unterschiedlichsten Fachrichtungen der Elektrochemie nutzen dieses Statusseminar, um sich über die Inhalte aller InnoEMat-Verbundprojekte zu informieren und auch eigene Zwischenergebnisse zu präsentieren. So ermöglichte die Veranstaltung wertvolle Blicke über den fachlichen Tellerrand, um nicht zuletzt Impulse und Synergien für das eigene Projekt zu gewinnen. Jedes der 17 Verbundprojekte präsentierte sich mit einem eigenen Übersichtvortrag und einem Poster. Die Teilnehmer aus Industrie und Forschung verfolgten das fachlich breit gefächerten Vortragsprogramm sowie die begleitende Posterausstellung mit regem Interesse. „Bei den Vorbereitungen war uns eine möglichst angenehme Atmosphäre am Tagungsort wichtig, damit die Teilnehmer sich auch auf fachfremdem Terrain wohlfühlen und miteinander ins Gespräch kommen. Das ist uns sehr gut gelungen!“, resümiert Dr. Daniel Meyer von der Deutschen Gesellschaft für Oberflächentechnik (DGO).

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Die nicht öffentliche Veranstaltung war die erste von insgesamt drei Statusseminaren, die jährlich vom wissenschaftlichen Begleitprojekt „InnoEMatplus“ initiiert und organisiert werden. Es wird gemeinsam von der DGO, der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM) und der DECHEMA umgesetzt und hat die Aufgabe, die Verbünde bei der Öffentlichkeitsarbeit, der Vernetzung, dem Austausch und der Verwertung ihrer Ergebnisse zu unterstützen.

Die Förderinitiative „InnoEMat – Innovative Elektrochemie mit neuen Materialien“ selbst ist Bestandteil der Hightech-Strategie der Bundesregierung und an die deutschen Kernbranchen Automobilindustrie, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrttechnik sowie die chemische Industrie gerichtet. Mit Impulsen für neue Materialien, neue Verfahren und die Produktinnovationen von Morgen zielt das Förderprogramm auf die nachhaltige Unterstützung mittelständischer Unternehmen in Deutschland.

Elektrochemische Oberflächentechnik und Syntheseverfahren sind Forschungsschwerpunkte

 Sieben der 17 Verbundprojekte setzten sich mit der Neu- und Weiterentwicklung oberflächentechnischer Prozesse sowie neuer Anwendungsszenarien für diese auseinander. So stehen u.a. REACH-konforme Beschichtungsverfahren, die Abscheidung von Legierungsschichten aus ionischen Flüssigkeiten oder neuartige Fügeverfahren für mikroelektronische Bauteile im Fokus. Weitere fünf Verbundprojekte im Themenfeld der elektrochemischen Syntheseverfahren zielen u.a. auf die Abkürzung konventioneller, mehrstufiger Syntheseverfahren sowie auf neue Wirkmechanismen bei der Aufbereitung von industriellen  Prozessabwässern. Weitere Verbundprojekte setzen sich mit neuen Technologien für verbesserte stationäre Energiespeicher neue Sensorik für medizintechnische Anwendungen auseinander.

Spannender Impulsvortrag und kontroverse Podiumsdiskussion

Als besonderes Highlight erwartete die Teilnehmer eine anregende Podiumsdiskussion zum Thema „Elektrochemie und Energiewende: auf Kollisionskurs?“, die mit einem Impulsvortrag mit dem Titel „Innovative Elektrochemie in der Energiewende: Herausforderungen und Chancen“ von Professor Kai Sundmacher (Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme, Magdeburg) eingeleitet wurde. In seinem Vortrag griff Kai Sundmacher unter anderem verschiedene elektrochemische Prozesse auf und bewertete deren Potenzial im Kontext zu den Herausforderungen der Energiewende: „Deutschland ist das Labor der Erde und die ganze Welt blickt mit der Frage auf uns, ob wir die Energiewende schaffen“, so Sundmacher. „Zwar beträgt der Anteil Deutschlands an der weltweiten Treibhausgasemission nur ca. 2%, jedoch lassen sich in Deutschland funktionierende Konzepte auch auf China oder die USA übertragen“, so Sundmacher weiter. Die anschließende Podiumsdiskussion knüpfte an die Inhalte des Impulsvortrages an und wurde vom Auditorium rege für Diskussionsbeiträge genutzt.

Die Organisatoren ziehen positives Fazit

„Während und nach der Veranstaltung haben uns viele Teilnehmer ein äußerst positives Feedback über die Inhalte und den Ablauf des Statusseminars vermittelt. Das motiviert uns für die Vorbereitungen des 2. Statusseminars 2018 in Frankfurt“, so Dr. Daniel Meyer vom wissenschaftlichen Belgleitprojekt „InnoEMatplus“.

Weiterführende Informationen zur Förderinitiative InnoEMat, zu den Projektinhalten und den Ansprechpartnern finden Sie auf der Website www.innoemat.de.

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Whether you missed the event or want to reminisce about the great days at Lake Konstanz, here are some impressions we found on Twitter – click on the link below to see the Storify:

ISCHM 2017 on Storify

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Politische Vorgaben zur Erreichung von Klimazielen, Energieeffizienz, Elektromobilität und ein gesteigertes Umweltbewusstsein spiegeln sich auch in der industriellen Fertigung wider. Leichtbauelemente spielen deshalb in der Fahrzeugproduktion und überall dort, wo Gewicht und Energie eingespart werden sollen, eine zentrale Rolle. Faserverstärkte Kunststoffe haben sich hier bewährt. In Kombination mit Stahlverbindungen werden sie in der Automobilindustrie sowie beim Bau von Nutz- und  Schienenfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen eingesetzt. Damit gewähmonorail-1636401_1920rleistet ist, dass die Klebeverbindungen nicht versagen und allen Anforderungen an Sicherheit und Belastbarkeit genügen, sind umfangreiche und kostspielige Testreihen notwendig.

In einem aktuellen Forschungsprojekt der industriellen Gemeinschaftsforschung entwickeln Wissenschaftler der Universitäten Paderborn und Kassel ein Simulationsmodell, um das Versagen der Klebschicht bzw. der Faserstrukturen zuverlässig vorherzusagen. Damit können Gestaltungs- und Auslegungsrichtlinien erstellt werden. Davon profitieren vor allem kleine und mittelständische Unternehmen. Sie können künftig aufwändige Testreihen reduzieren und wirtschaftlicher produzieren.

Ob der Klebstoff optimal auf dem Substrat haftet, hängt von der geometrischen Struktur der Oberfläche und der Ausrichtung der Fasern in den Kunstoffen ab. Die Klebverbindung kann entweder an der Grenzschicht oder im Innern der faserverstärkten Kunststoffe versagen. Solche Szenarien können mit Finite-Elemente-Analysen berechnet werden. Dabei wird der zu untersuchende Bereich in kleine Teilregionen, die Finiten Elemente aufgeteilt. Die Finite-Elemente-Analyse beruht auf dem Lehrsatz, dass belastete Strukturen sich so verformen, dass die potentielle Energie des Systems minimiert wird. Um das Deformationsverhalten zu beschreiben, gibt es eine Vielzahl von Elementtypen, die in Datenbanken hinterlegt sind. Damit künftig eine virtuelle Produktentwicklung und –prüfung auch für faserverstärkte Kunststoffe möglich ist, erarbeiten die Wissenschaftler in diesem Projekt entsprechende Simulationsmodelle.

Weitere Informationen zum Projekt Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Versagensverhalten von kalt ausgehärteten Stahl-FVK-Klebverbindungen unter schlagartiger Belastung 18337 N

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