Nachrichten zum Thema Materialforschung

Durch diesen aufgepreizten Glaskanal bewegen sich Öl- und Wassertropfen völlig selbstständig.

Autark rinnende Tropfen

Öl- und Wassertropfen bewegen sich ganz ohne äußere Kräfte durch einen flexiblen Glaskanal
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Diese Probe eines keramischen Aerogels aus Bornitrid wiegt nur ein tausendstel Gramm und hält sowohl extremer Kälte als auch großer Hitze mühelos stand.

Superisolator aus Aerogel-Keramik

Extrem leichtes Material hält schnellen Temperatursprüngen von mehr als 1000 Grad stand
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Wärmen oder Kühlen: Dieser Stoff besteht aus mit Kohlenstoffnanoröhrchen beschichteten Textilfasern und passt seine Wärmedurchlässigkeit variabel an die Körpertemperatur schwitzender Körper an.

Cooler Stoff

Integrierter Thermostat: Mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen beschichtete Fasern regulieren selbstständig ihre Durchlässigkeit für Wärmestrahlung
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Dieses durchsichtige und flexible Hydrogel-Material wird nach mechanischer Belastung – Dehnen oder Drücken - immer stabiler.

Fitnesstraining für künstliche Fasern

Neues Hydrogel-Material wächst und verstärkt sich unter mechanischer Belastung
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Illustration: Druck verwandelt eine verdrehte Doppelschicht aus Graphen in einen Supraleiter.

Druck verwandelt Graphen in einen Supraleiter

Optimierte Methode verändert gezielt die elektronischen Eigenschaften von zweidimensionalen Materialien
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Casimir-Drehmoment - Ein Flüssigkristall wird über den extrem schwachen Casimir-Effekt verdreht.

Virtuelle Photonen verdrehen Flüssigkristall

Winzige Casimir-Kräfte im Vakuum sind für Schaltprozesse von Flüssigkristallen verantwortlich
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Illustration einer wiederaufladbaren Aluminium-Batterie mit metall-organischen Molekülkomplexen.

Alu-Batterie zum Wiederaufladen

Zusatz von organischen Substanzen steigert Potenzial für sehr günstige Stromspeicher
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Ein flaches Stück aus einem flexiblen Silikongummi bildet beim Aufblasen integrierter Mikrokanäle komplexe, dreidimensionale Strukturen.

Flexible 3D-Strukturen auf Knopfdruck

Filigrane Luftkanäle verformen Kunststoffe zu nahezu beliebigen Objekten – Anwendung für Medizintechnik und Robotik
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Prototyp einer Aluminium-Luft-Batterie, die sich mit Silikonöl vor Zerstörung und Selbstentladung schützt.

Batterie aus Luft und Alu

Ölfüllung reduziert Selbstentladung der Einweg-Stromspeicher drastisch
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Leidenfrost-Antrieb: Wassertropfen auf einer heißen Platte treiben sich durch eine Rotation des Wassers im Innern selbstständig an.

Der Leidenfrost-Antrieb - Das Geheimnis der tanzenden Wassertropfen

Verdampfende Wassertropfen auf einer heißen Oberfläche zeigen verblüffende Bewegungen und treiben sich sogar selbst an
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Ein Areal aus symmetrisch angeordneten, zylindrischen Nanoantennen sendet Laserlicht aus.

Laserlicht aus der Fläche

Areal aus Galliumarsenid-Nanoantennen emittiert Licht abhängig von Struktur und Temperatur
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 Illustration einer flexiblen und zugleich effizienten organischen Solarzelle.

Neuer Rekord für organische Solarzellen

Durch die geschickte Wahl von Materialien steigern Wissenschaftler den Wirkungsgrad einer Tandemzelle auf 17,3 Prozent
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Ein Prototyp der optimierten, mehrschichtigen Perowskit-Solarzelle mit über 21 Prozent Wirkungsgrad und einer Leerlaufspannung von 1,21 Volt.

Höhere Spannung aus Perowskit-Solarzellen

Optimierter Produktionsprozess verringert die Anzahl ungenutzer, rekombinierter Ladungsträger – Tandemzelle mit Rekordwirkungsgrad
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Prototyp eines weichen Magnetroboters aus dem 3D-Drucker. In der flexiblen Gummimischung werden magnetische, gezielt ausgerichtete Mikropartikel von einem äußeren Magnetfeld entweder angezogen oder abgestoßen.

Kriechende Magnet-Roboter aus dem 3D-Drucker

Exakte Kontrolle über magnetische Mikropartikel ermöglicht komplexe Bewegungen wie Greifen, Kriechen und Springen
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Ein transparenter Zinksulfid-Kristall (li.) lässt sich im Dunkeln plastisch zu einem gelblichen Kristall (re.) verformen. Unter weißem Licht dagegen zerbröselt (Mitte) er bereits unter geringer Druckbelastung.

Spröde Kristalle werden im Dunkeln verformbar

Eigentlich brüchige Halbleiterkristalle lassen sich in Dunkelheit verblüffend stark zusammendrücken
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Aufnahmen mit dem Elektronenmikroskop offenbaren die filigranen, faserförmigen Nanostrukturen aus weichem Kollagen und harten Apatit-Kristallen in menschlichen Oberschenkelknochen.

Nanostruktur menschlicher Knochen entschlüsselt

Mikroskop-Aufnahmen zeigen fraktalähnlichen Aufbau mit zwölf Hierarchiestufen - Grundlage für neue bionische Werkstoffe
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Wüstensand kann drei verschiedene Strukturen ausbilden: Rippel, Megarippel und große Dünen

Rätsel um Zwergdünen gelüftet

Physiker entwickeln schlüssiges Modell für die Entstehung seltener Megarippel-Strukturen im Wüstensand
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Schema des flexo-photovoltaischen Effekts, der dank einer Änderung der Kristallstruktur unter einer Druckbelastung in Halbleitern wie etwa Silizium auftritt.

Druck macht Solarzellen effizienter

Auf der Nanoebene verformte Halbleiter zeigen einen zusätzlichen photovoltaischen Stromfluss
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