Aktualitäten 2023

Was passiert, wenn elektrischer Strom durch ein ,,seltsames Metall" fließt? TU Wien und Rice University zeigen: Das etablierte Bild von Elektronen und ,,Quasielektronen" bricht zusammen. Auf den ersten Blick klingt alles so einfach: In einem Kabel befinden sich Elektronen, und wenn wir eine Spannung anlegen, flitzen die Elektronen von einer Seite des Kabels zur anderen und es fließt ein elektrischer Strom.

Ein internationales Projekt hat stabile und effiziente künstliche Robotermuskeln auf Basis neuer Materialkombinationen entwickelt. Eine internationale Kooperation der Johannes Kepler Universität Linz mit der Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa und der Universität Trient verbindet technologischen Fortschritt mit ökologischer Nachhaltigkeit.

Das Kohlenstoffmaterial Graphen hat hervorragende elektronische Eigenschaften. Aber sind sie auch stabil genug, um in der Praxis nützlich zu sein? Rechnungen der TU Wien sagen: Ja. Nichts auf der Welt ist perfekt. Das gilt auch in der Materialforschung. Am Computer stellt man die Situation oft stark idealisiert dar, man berechnet beispielsweise die Eigenschaften, die ein absolut perfekter Kristall hätte.

An der TU Wien gelang es, neue Modelle zu entwickeln, mit denen man das Verhalten von Lithium-Ionen-Batterien während des Ladeund Entladevorgangs sehr genau beschreiben kann. Vom Handyakku bis zum Elektroauto - Lithium-Ionen-Akkus gehören längst zu unserem Alltag. Sogar der Chemie-Nobelpreis wurde 2019 für die Erfindung solcher Batterien vergeben.

Berechnungen der TU Wien zeigen: Neuentdecktes Material LK-99 hat tatsächlich Eigenschaften, die für Supraleitung vorteilhaft sein könnten. LK-99 heißt das Material, über das in diesen Tagen weltweit heiß diskutiert wird: Eine koreanische Forschungsgruppe veröffentlichte Ende Juli 2023 Ergebnisse, die darauf hindeuten, dass es sich dabei um einen Supraleiter handeln könnte, der auch bei Raumtemperatur und normalem Atmosphärendruck supraleitend bleibt, also Strom völlig ohne elektrischen Widerstand leitet.

Der Heizund Kühlbedarf von Wohngebäuden macht rund ein Viertel des gesamten Energieverbrauchs weltweit aus. Hier setzt das Forschungsprojekt BIO-NRG-STORE am Campus Kuchl der FH Salzburg an. Ein internationales Team erforscht, wie der Einsatz biogener Materialien eine Reduktion des Energieverbrauchs erzielen kann.

Genau dort, wo die Reibung hoch ist, entstehen Schmierstoffe, die für geringere Reibung sorgen: An der TU Wien gelang das mit speziellen 2D-Materialien. Wichtig ist das für die Weltraumtechnik. Unser Körper hat mit Maschinen einiges gemeinsam: Wir haben bewegliche Gelenke, es kommt zu Reibung und Verschleiß, man braucht daher geeignete Schmierstoffe.

Von Birgit Baustädter Jurij Koruza und sein Team beschäftigen sich mit Keramiken, die in Elektronik zum Einsatz kommen. Das Team ist Teil eines neuen, hoch dotierten Sonderforschungsbereichs unter Leitung der TU Darmstadt. Elektrokeramiken sind das Herzstück vieler elektronischer Bauteile. So sind etwa in einem Mobiltelefon 500 Kondensatoren verbaut, die aus mehreren Schichten Keramik und Metall bestehen.

In einem Kooperationsprojekt der FH Salzburg mit mehreren internationalen Partnern untersuchen Forschende am Campus Kuchl die Möglichkeiten der Wärmespeicherung in Gebäuden durch imprägnierte Produkte für den Holzbau und Innenausbau. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend und zeigen großes Potenzial zur Verringerung des Energiebedarfs für das Heizen und Kühlen von Innenräumen.

Um erneuerbare Energie zu horten und bei Bedarf abzurufen, braucht es vielerlei Stromspeicher. Prof. Schöfberger arbeitet an einer Lösung. Aufgrund ihrer hohen Energiedichte sind "Metall-Luft-Batterien" vielversprechend, erklärte der Chemiker Wolfgang Schöfberger. Um deren jedoch "schleppend" vonstatten gehende Sauerstoffreaktionen beim Laden und Entladen zu beschleunigen, entwickelte er einen neuen Katalysator für die "Luftelektrode".

Exakte Lösungen sind in der Materialphysik oft unmöglich. An der TU Wien wurde nun eine Technik entwickelt, um unlösbare Quanten-Rechnungen auf bestimmten Skalen lösbar zu machen. In der Physik hat man oft mit unterschiedlichen Skalen zu tun, die man getrennt voneinander beschreiben kann: Für die Bahn der Erde um die Sonne ist es völlig egal, ob ein Elefant im Zoo nach links oder nach rechts läuft.

Der goldene Mittelweg ist aus Palladium: Mit dem Edelmetall könnte man Supraleiter herstellen, die auch bei relativ hohen Temperaturen supraleitend bleiben, zeigen Rechnungen der TU Wien. Es ist eines der spannendsten Rennen in der modernen Physik: Wie kann man die besten Supraleiter herstellen, die auch bei möglichst hohen Temperaturen und einigermaßen normalem Druck noch supraleitend bleiben? In den letzten Jahren hat mit der Entdeckung der Nickelate eine neue Ära der Supraleitung begonnen.

Oft ist die einfachste Erklärung die Beste - das gilt auch für die Wissenschaft. So zeigten Forschende von TU Wien und der Toho Universität kürzlich, dass sich eine vermeintliche Quantenspinflüssigkeit mit konventioneller Physik beschreiben lässt. Zwei Jahrzehnte lang glaubte man, in einem synthetisch hergestellten Material eine mögliche Quantenspinflüssigkeit gefunden zu haben.

Damit setzten sie einen wichtigen Schritt in Richtung mehr Nachhaltigkeit im Bereich Soft-Robotik. Leistungsstarke künstliche Muskeln für den Einsatz in der Robotik, die biologisch abbaubar sind, hat ein Forscherteam aus Österreich, Deutschland und den USA entwickelt. Mit diesen aus Gelatine, Öl und Biokunststoff bestehenden "Aktuatoren" bauten sie einen kompostierbaren Robotergreifer, der mit kommerziellen Roboterarmen kompatibel ist, berichten die Forscher im Fachjournal "Science Advances".

Spinnen lösen bei Menschen zwiespältige Reaktionen aus - bei Forscher*innen der Johannes Kepler Universität Linz vor allem Faszination. Besonders die Frage, warum die Tiere nicht an ihren eigenen Netzen festkleben, hat die Wissenschaftler*innen beschäftigt - und in einem internationalen EU-Projekt zu einem Durchbruch in der Nanofaser-Forschung geführt.

Ein altbekanntes Mineral rückt durch Anwendungen in der Elektronik wieder ins Zentrum der Aufmerksamkeit: Die TU Wien zeigt, dass Glimmer Überraschungen bereithält. Glimmer ist auf den ersten Blick etwas ganz Gewöhnliches: Es ist ein häufiges Mineral, das etwa in Granit vorkommt, es wurde bereits unzählige Male untersucht, aus geologischer, chemischer und technischer Perspektive.