Solarenergie auf Abruf

Sonnenenergie hat immer noch ein Problem: Sie ist zwar sauber, aber nicht immer und überall verfügbar. Ein Team um Forscher des Max-Planck-Instituts für Festkörperforschung in Stuttgart trägt nun dazu bei, Abhilfe für dieses Manko zu schaffen. Sie haben einen Katalysator entwickelt, der mit der Energie des Sonnenlichts effizienter Wasserstoff erzeugt als vergleichbare Reaktionsbeschleuniger. Zudem gelang ihnen erstmals die Speicherung der Sonnenenergie in Form langlebiger Radikale, mit denen sich Wasserstoff auf Abruf auch im Dunkeln entwickeln lässt. Weiterlesen

Interaktive, dreidimensionale Werkstücke nach dem Druck per Hand anpassen

Informatiker der Saar-Uni ermöglichen es Nutzern von 3-D-Druckern, Objekte individuell anzupassen, nachdem sie gedruck worden sind.

Durch den 3-D-Druck sind alle erdenklichen Varianten schichtweise aufgebauter, dreidimensionaler Objekte möglich. Das erfreut Industrie und private Anwender. Hochrechnungen für das Jahr 2025 kommen sogar auf ein Marktpotenzial von rund 50 Milliarden US-Dollar an Wertschöpfung. Will man jedoch das gedruckte Werkstück ändern, ist die Gestaltungsfreiheit dahin. Informatiker an der Universität des Saarlandes bauen daher an vorab definierten Stellen neu entwickelte Elemente in das 3-D-Objekt ein, mit deren Hilfe es sich auch noch nach dem Druck verändern lässt. Ihr neues Verfahren präsentieren sie auf der Computermesse Cebit in Hannover vom 20. bis 24. März (Halle 6, Stand E28). Weiterlesen

Sensoren mit Adlerblick


Detailfoto der vier verschiedenen Linsen auf dem CMOS-Sensorchip.

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der Universität Stuttgart haben nun im 3D-Druck Sensoren hergestellt, die das Adlerauge auf kleiner Fläche nachbilden. Die renommierte Fachzeitschrift Science Advances berichtet darüber in ihrer aktuellen Ausgabe. Weiterlesen

Sichere Bauteilüberwachung dank textiler Sensorik

Besondere Herausforderungen bei der Fertigung von Bauteilen entstehen beispielsweise im Wickelverfahren durch die Notwendigkeit einer schädigungsfreien Integration sensorischer Kohlenstofffasern
Foto: Steffen Weigelt

Wissenschaftler der Technischen Universität Dresden entwickeln im Forschungsvorhaben Tessy – Überwachung von CFK-Strukturen durch Einsatz textilbasierter und textiltechnisch integrierter Sensorsysteme – textilbasierte Sensornetzwerke, die in hochbelastbare Faser-Kunststoff-Verbunde werkstoffgerecht integriert werden.

Bauteile aus faserverstärkten Kunststoffen, wie etwa Rotorblätter einer Windkraftanlage, werden oft überdimensioniert ausgelegt. So sollen fehlende Informationen zur Resttragfähigkeit während der Bauteilnutzung – zum Beispiel durch Alterung, Überbelastung oder Beanspruchungshistorie – kompensiert werden.
Etablierte Verfahren zur Strukturüberwachung haben allerdings nur eine begrenzte Aussagekraft. Dehnungsmessstreifen beispielsweise sind aufgrund ihrer inhärenten Nachteile, wie dem Versagen des Klebstoffes durch Umwelteinflüsse und einer hohen Temperaturempfindlichkeit, für langzeitzuverlässige Messungen ungeeignet. Eine faserverbundgerechte Integration in hochbelastbare Bauteile ist bislang aber nur bedingt möglich. Weiterlesen

Forscher aus dem Saarland und Österreich verbessern Grundlagen für Simulation von Energie-Speichern erheblich

Der simulierte Kohlenstoffwürfel mit seinen unregelmäßigen Poren und den geladenen Ionen (blau und rot) ist eine exakte Wiedergabe einer natürlichen Kohlenstoffprobe, die die saarländischen und österreichischen Forscher mit Röntgenstrahlen durchleuchtet haben. Die Berechnung der Struktur hat mehrere Monate gedauert. Foto: INM/Bellhäuser

Kamerablitze, Flugzeugtüren, Systeme zur Bremsenergie-Rückgewinnung – Sie funktionieren heute auf Grundlage ultraschneller Speichertechnologie, die auf der Ionenspeicherung in einer porösen Kohlenstoff-Elektrode basiert – so genannte Superkondensatoren. Erheblich verbessern könnte man die Effizienz solcher Energiespeicher, wenn man das Speichermedium, den Kohlenstoff, so gestalten könnte, dass möglichst viele Ionen auf engem Raum Platz finden. Saarbrücker Wissenschaftler um den Professor für Energie-Materialien, Volker Presser, haben nun gemeinsam mit Kollegen aus Österreich ein Verfahren entwickelt, das die Beschaffenheit einer solchen Kohlenstoff-Elektrode und die Abläufe in ihrem Inneren viel präziser am Computer nachbilden kann als bisherige – idealisierte – Computersimulationen. Damit könnten in Zukunft sogar aufwändige und teure Laborexperimente unnötig werden. Weiterlesen

Trotz Lähmung selbstbestimmt gehen

Bei »Servus RGS Adapt« haben die IPA-Wissenschaftler das bestehende System ohne Knieeinheit um Sensoren, Aktoren und eine dritte Bodenplatte erweitert.

Erweitertes Exoskelett überwindet Steigungen von bis zu sieben Grad

In Deutschland meistern rund 70 000 Querschnittsgelähmte ihren Alltag im Rollstuhl. Ihnen könnte ein neuartiges Exoskelett schon bald auf die Beine helfen. In einem vom BMWi geförderten Projekt hat das Fraunhofer IPA das Gestell »Servus RGS« der Firma ORTHO-SYSTEMS um eine Adaption erweitert, mit der Patienten nicht nur gehen, sondern auch Steigungen von bis zu sieben Grad überwinden können. Weiterlesen

Maßgeschneiderte Membranen für die Umwelt

Durch das Verbrennen fossiler Energieträger in Kohle- und Gaskraftwerken entstehen umweltschädliche Abgase. Jülicher Forscher arbeiten an Möglichkeiten, diese Abgase nicht nur zu reduzieren, sondern auch nutzbar zu machen. Sie entwickeln keramische Membranen, mit denen sich aus Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf reiner Wasserstoff abtrennen lässt, der dann als sauberer Energieträger – zum Beispiel in Brennstoffzellen – verwendet werden kann. Nun konnten sie die Leistungsfähigkeit dieser Membranen auf einen bisher unerreichten Wert steigern.

In technischen Systemen lassen sich mit Membranen Gase trennen – effizienter und kostengünstiger als mit etablierten Verfahren. Membransysteme ermöglichen so die Abtrennung von schädlichen Klimagasen mit vergleichsweise geringen Verlusten. Gleichzeitig lässt sich so hochreiner Wasserstoff für saubere Energieerzeugung und -speicherung gewinnen. Dies macht keramische Membranen zu einer Schlüsseltechnologie der Energiewende. Weiterlesen

Moleküle verformen sich bei Nässe

Breitband-Rotationsspektroskopie enthüllt Strukturänderungen isolierter, gasförmiger Moleküle bei ihrer Bindung an Wasser

In zwei kürzlich erschienenen Veröffentlichungen im Journal of Chemical Physics und im Journal of Physical Chemistry Letters konnten Forscher um Melanie Schnell vom Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie am CFEL und vom Hamburg Centre for Ultrafast Imaging (CUI) zeigen, dass Wasser eine Strukturänderung von flexiblen Molekülen begünstigt – hier an den chemisch faszinierenden Beispielen Kronenether und Biphenyl-Moleküle studiert. Kronenether sind entscheidende Systeme in Katalyse-, Trennungs- und Einschlussprozessen, während Biphenyl-basierte Systeme in der asymmetrischen Synthese und im Wirkstoffdesign für Arzneimittel Verwendung finden. Weiterlesen

Kombination von Isolierung und thermischer Masse

Der PCM-Würfel behält eine Temperatur von 21°C, bis er komplett geschmolzen ist.

© Foto Fraunhofer ICT Der PCM-Würfel behält eine Temperatur von 21°C, bis er komplett geschmolzen ist.

Brennt die Sommersonne vom Himmel, nehmen in Gebäudehüllen integrierte Phasenwechselmaterialien (PCM) die Hitze auf – es bleibt drinnen schön kühl. Wird es draußen kälter, geben sie die gespeicherte Wärme ab. Mehrere Gramm dieser Speichermedien können lange Zeit vor Überhitzung und Unterkühlung schützen. Forscher haben nun erstmals durch etablierte Verfahren der Formgebung die isolierenden Eigenschaften von Schäumen mit den thermischen Massen von PCM vereint. In dieser Materialkombination wird der Wärmefluss durch die Wand über einige Stunden verringert. Weiterlesen

Physikern genügt eine billionstel Sekunde zur Kontrolle blitzschneller Quantenbits

Die grafische Darstellung zeigt, wie ein Laserpuls das Farbzentrum im atomaren Gitter des Diamants, ein Silizium-Atom (gelb) und zwei Fehlstellen (grau), trifft. Grafik: AG Becher

Die grafische Darstellung zeigt, wie ein Laserpuls das Farbzentrum im atomaren Gitter des
Diamants, ein Silizium-Atom (gelb) und zwei Fehlstellen (grau), trifft. Grafik: AG Becher

Quantencomputer, die bestimmte Probleme im Vergleich zu heutigen Rechnern um ein Vielfaches effizienter lösen können, stecken technisch noch in den Kinderschuhen. Diejenigen Abläufe in der Quantenwelt präzise zu steuern, die Informationen speicher- und lesbar machen, ist außerordentlich herausfordernd. Physikern der Universität des Saarlandes um Professor Christoph Becher ist es nun gelungen, ein Quantenbit, das als Grundlage für die Informationsspeicherung dient, blitzschnell und vollständig zu kontrollieren. Da solche Quantenbits sehr instabil und kurzlebig sind, mussten sie dafür einen Laserpuls nutzen, der nur eine billionstel Sekunde lang ist. Ihre Methode haben sie in der heutigen Ausgabe des renommierten Fachmagazins Nature Communications beschrieben. Weiterlesen