Funktionale Werkstoffsysteme: Mobil bleiben und gleichzeitig den CO2-Ausstoß verringern
Neue Materialien und Verfahren für Leichtbau, Energie und Umweltschutz

Schwerpunkt: Funktionale Materialien. Foto: GettyImages/Vetta/Sava Alexandru
Werkstoffe bilden die Grundlage praktisch jeder Technologie – angefangen mit Produkten von der simplen Kaffeetasse aus Keramik bis hin zu hochkomplexen Hightech-Geräten wie Computern, Autos oder Flugzeugen. Um künftige Technologien weiter oder neu zu entwickeln, braucht es immer raffiniertere und bessere Materialien. Das Helmholtz-Zentrum Geesthacht arbeitet an solchen innovativen Werkstoffen: Seine Wissenschaftler forschen an einer neuen Generation von Leichtbaumaterialien für den Automobil- und Flugverkehr, an optimierten Membranen für die Trennung von Flüssigkeiten oder Gasen sowie an hocheffizienten Konzepten zur Erzeugung und Speicherung von Wasserstoff, einem vielversprechenden Energieträger der Zukunft.
Neue Materialien können zu Ressourcenschonung und Klimaschutz beitragen. Denn je leichter ein Auto oder ein Flugzeug ist, desto weniger Treibstoff verbraucht es – eine der wichtigen Maßnahmen, um das auf dem Pariser Klimagipfel beschlossene Zwei-Grad-Ziel erreichen zu können.
Leicht, stabil und kostengünstig
Die Karosserien von Pkws bestehen derzeit vorwiegend aus Stahl, die Rümpfe und Flügel der Passagierjets aus Aluminium. Die HZG-Fachleute forschen daran, einen Teil dieser Materialien durch einen deutlich leichteren metallischen Werkstff zu ersetzen – Magnesium. Um das Leichtmetall zur Einsatzreife zu bringen, entwickeln und testen sie neue Legierungen und optimierte Herstellungsverfahren. Wichtig dabei sind auch neue Fügetechniken, mit denen sich die verschiedensten Werkstoffe zu größeren Bauteilen verbinden lassen, etwa zu einer Karosserie. Das Ziel: ultraleichte Strukturmaterialien, die zugleich fest, langlebig und wirtschaftlich sind.
Raffinierte Funktionen
Daneben stehen Werkstoffe im Fokus, die bestimmte, zum Teil intelligente der Situation angepasste Funktionen ausführen können: Membranen aus Polymeren, die als Molekülsiebe fungieren und zum Beispiel verkeimtes Trinkwasser reinigen oder CO2 aus Biogas herausfiltern. Raffinierte Nanomaterialien, die mechanische Spannungen in einem Flugzeugrumpf überwachen oder sich bei Rissbildung selbst heilen. Oder Tanks für klimaneutrale Autos, die regenerativ erzeugten Wasserstoff sicher und effizient speichern.