Neue Materialien

Abstract

Zusammenfassung Für Eigenschaften und damit Anwendungen von Materialien spielt nicht nur die chemische Zusammensetzung eine entscheidende Rolle, sondern auch strukturelle Parameter wie Kristallinität, Porosität, Dimensionalität oder makroskopische Form. „Neue Materialien“ sind durch die zielgerichtete Erschließung neuer Materialgruppen charakterisiert. Als Beispiele dafür werden Perowskite, metallorganische Gerüstverbindungen (MOF), metallische Gläser und anorganisch‐organische Hybridmaterialien exemplarisch diskutiert. Am Beispiel SiO2 wird gezeigt, wie bei Materialsynthesen verschiedene Methoden zum Einsatz kommen müssen, um unterschiedliche Erscheinungsformen der gleichen chemischen Verbindung zu erhalten. Eine herausfordernde Zukunftsaufgabe ist die Entwicklung von Materialsystemen, bei denen die Einzelkomponenten synergetisch zusammenwirken, um Eigenschaften oder Eigenschaftskombinationen zu erzielen, die über jene der Einzelkomponenten in nicht‐trivialer Weise hinausgehen.

Bio‐inspirierte Materialentwicklungen

“…Spinnenfäden sind Protein‐Hydrogele [7] (Glossar); ihre hierarchische Struktur ist in der Aminosäuresequenz programmiert. Charakteristisch für diese Proteine sind Segmente, in der sich kurze Aminosäuresequenzen bis zu mehrere hundert Male wiederholen.…”

Titandioxid

“…Die Nano drähte in Abbildung 8 (links) wurden hydrothermal bei 200 °C synthetisiert, mit amorphem TiO 2 als Ausgangsverbindung und NaOH als Mineralisator [12]. Zur Erzeugung von Nano röhren kommen meist Template zum Einsatz [13], in dem in Abbildung 8 (rechts) gezeigten Beispiel ein kationischer Organogelator (Aggregate faserförmiger organischer Strukturen). Nach Beschichtung mit TiO 2 , ausgehend von Ti(O i Pr) 4 , wurden durch Erhitzen auf 450 °C alle organischen Bestandteile, einschließlich des als Templat dienenden Gelators, entfernt [14].…”

Poröse Feststoffe

“…Template unterschiedlichster Größe und Form, unterschiedlichster chemischer Zusammensetzung und unterschiedlichsten Aggregatzustands können eingesetzt werden, beispielsweise SiO 2 ‐ oder Kohlenstoff‐Strukturen, selbstorganisierte Tensidstrukturen, Holz und Fasergewebe, bis hin zu Eiskristallen, Wassertröpfchen oder, wie zuvor erwähnt, Gasblasen (zur Erzeugung von Schäumen). Exemplarisch wird in diesem Artikel SiO 2 mit geordneter Mesoporosität erörtert, an anderer Stelle wurde schon die Synthese von inversen Opalen [5] und Hohlkugeln [6] durch Templatsynthesen geschildert.…”