News 2019

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Materialwissenschaft



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Materialwissenschaft - Gesundheit - 03.12.2019
Paradoxes Ersatzgewebe für die Medizin
Paradoxes Ersatzgewebe für die Medizin
Ein Material, das dicker wird, wenn man daran zieht, scheint den Gesetzen der Physik zu widersprechen. Der sogenannte auxetische Effekt, der auch in der Natur vorkommt, ist jedoch für eine Vielzahl von Anwendungen interessant. Eine neue, vor kurzem im Fachblatt «Nature Communications» veröffentlichte Studie der Empa zeigt nun, wie sich das erstaunliche Materialverhalten weiter steigern lässt - und sogar für die Behandlung von Verletzungen und Gewebeschäden genutzt werden kann.

Innovation - Materialwissenschaft - 22.11.2019
Glas aus dem 3D-Drucker
Glas aus dem 3D-Drucker
ETH-Forscher stellen mithilfe eines 3D-Druckverfahrens komplexe hochporöse Glasgebilde her. Mit dieser Technik lassen sich massgeschneiderte Objekte herstellen, die dereinst Fälschern das Leben schwermachen könnten. Glasobjekte mit einem 3D-Druckverfahren herzustellen, ist nicht einfach. Erst wenige Forschungsgruppen weltweit haben versucht, Glas mithilfe additiver Verfahren zu produzieren.

Materialwissenschaft - Gesundheit - 22.11.2019
Schutz für Herzschrittmacher
Schutz für Herzschrittmacher
Eine an der ETH entwickelte Schutzhülle für Herzschrittmacher erwies sich im Tierversuch als erfolgreich: Rund um die Implantate bildete sich weniger des störenden Bindegewebes. Als nächstes soll die Schutzmembran bei Patienten getestet werden. Eine von ETH-Wissenschaftlern entwickelte spezielle Zellulose-Schutzhülle verringert die Bildung von Bindegewebe rund um einen implantierten Herzschrittmacher deutlich, wie Wissenschaftler in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins Biomaterials berichten.

Materialwissenschaft - 21.11.2019
Software beschleunigt Textilentwicklung
Software beschleunigt Textilentwicklung
Ob beim Sport, bei der Arbeit oder im Wohnzimmer - je nach Tätigkeit und Umgebung haben wir unterschiedliche Ansprüche an unsere Kleidung. Empa-Forschende haben ein Modell entwickelt, das voraussagen kann, wie gut uns ein Kleidungsstück wärmt. Dabei kommt es vor allem auf die Luftpolster zwischen Körper und äusserster Kleidungsschicht an.

Materialwissenschaft - Umwelt - 06.11.2019
Wie gesammelte Kleidung besser recycelt werden kann
Wie gesammelte Kleidung besser recycelt werden kann
Über ein Drittel der gesammelten Altkleider können höchstens noch als Putzlappen oder Reisswolle wiederverwendet werden. Texaid und Forschende der Hochschule Luzern wollen den textilen Kreislauf nun weiter schliessen. Es hat sich gezeigt: Aus Alttextilien lassen sich Garn und Vlies für neue Teppiche und Dämmstoffe herstellen.

Gesundheit - Materialwissenschaft - 23.10.2019
Magnesiumlegierungen beim Korrodieren zusehen
Magnesiumlegierungen beim Korrodieren zusehen
Erstmals konnten ETH-Forscherinnen und Forscher die Korrosion von Magnesiumlegierungen für biomedizinische Anwendungen auf der Nanoskala beobachten. Dies ist ein wichtiger Schritt, um bessere Vorhersagen darüber zu treffen, wie schnell Implantate im Körper abgebaut werden und so massgeschneiderte Implantatwerkstoffe entwickelt werden können.

Physik - Materialwissenschaft - 14.10.2019
Superleichte Dämpfer für tiefe Töne
Superleichte Dämpfer für tiefe Töne
Einem Team von Akustikforschern der Empa ist es gelungen, makroskopische Kristallstrukturen zu bauen, die innere Drehbewegungen nutzen, um die Ausbreitung von Schallwellen abzuschwächen. Mit der Methode lassen sich sehr leichte und steife Materialien entwerfen, die auch tiefe Frequenzen besonders gut «schlucken» können, berichten sie im Fachmagazin Nature Communicatons.

Materialwissenschaft - Musik - 08.10.2019
Romantische Replikate
Romantische Replikate
Ein Musikstück so zu spielen, wie es vom Komponisten ersonnen wurde, liegt im Trend. Woher aber die raren historischen Instrumente nehmen? Die Lösung wären exakte Kopien der begehrten Originale. Ein Forscherteam mit Beteiligung der Empa analysiert derartige Replikate, mit dem Ziel, historische Posaunen mit ihrem typischen Klang nachzubauen.

Materialwissenschaft - Maschinenbau - 07.10.2019
Das Holz- Paradoxon
Das Holz- Paradoxon
Es lässt sich beliebig verformen und ist dreimal stärker als natürliches Holz: Das Holzmaterial, das Marion Frey, Tobias Keplinger und Ingo Burgert an der Empa und der ETH entwickeln, hat das Potenzial zum Hightech-Werkstoff. Dabei entfernen die Forschenden genau jenen Teil aus dem Holz, der ihm in der Natur seine Stabilität verleiht: das Lignin.

Gesundheit - Materialwissenschaft - 07.10.2019
Die lösliche Schraube
Die lösliche Schraube
Wo Knochen bersten, müssen Chirurgen die Bruchstücke mit Implantaten zusammenfügen. Orthopädische Schrauben aus Magnesium, die sich mit der Zeit im Körper auflösen, ersparen Patienten eine weitere Operation nach der Heilung und mindern das Infektionsrisiko. Was mit derartigen Implantaten im Körper passiert, ist indes weitgehend unbekannt.

Physik - Materialwissenschaft - 26.09.2019
Auf dem Weg zu sicheren Nanomedikamenten
Auf dem Weg zu sicheren Nanomedikamenten
Winzige Partikel, die gegen Krebs wirken oder problemlos jede Grenzfläche innerhalb unseres Körpers durchdringen können, sind eine grosse Hoffnung für die Medizin. Was aber mit den Nanopartikeln im Gewebe passiert und ob sie am Ende gar selbst Krankheiten auslösen, ist noch kaum erforscht. Empa-Forscher haben innerhalb eines internationalen Konsortiums nun Richtlinien für die Nanomedizin erarbeitet, um sichere Nanopartikel entwickeln zu können.

Materialwissenschaft - Chemie - 24.09.2019
Eine total verdrehte Batterie
Eine total verdrehte Batterie
ETH-Forscher um Markus Niederberger entwickelten aus weichen Materialien eine Batterie, die sich verdrehen, biegen und dehnen lässt. Für Anwendungen in biegsamen Elektronikgeräten ist eine solche Batterie genau die richtige. Die Elektronikbranche setzt immer mehr auf Computer oder Smartphones mit faltoder rollbaren Bildschirmen.

Materialwissenschaft - Gesundheit - 26.08.2019
3D-gedrucktes Salzgerüst für Knochenimplantat
3D-gedrucktes Salzgerüst für Knochenimplantat
ETH-Forschende stellen mithilfe eines 3D-gedruckten Salzgerüstes Magnesium mit strukturierter Porosität her, das sich für bioabbaubare Knochenimplantate eignet. Bei komplizierten Knochenbrüchen oder gar fehlenden Knochenteilen setzen Chirurgen in der Regel Metallimplantate ein. Als Materialien der Wahl bieten sich nebst Titan, das mit dem Gewebe weder chemisch noch biologisch wechselwirkt, auch Magnesium und seine Legierungen an.

Umwelt - Materialwissenschaft - 23.08.2019
Kraftwerk vor dem Fenster
Kraftwerk vor dem Fenster
Eine an der ETH Zürich entwickelte Solarfassade kombiniert Stromproduktion mit intelligenter Beschattung und ermöglicht so Räume mit positiver Energiebilanz. Gebäude zu heizen oder zu kühlen benötigt Energie. Mit intelligenten Fassaden könnte man viel davon sparen. Ein an der ETH Zürich entwickeltes System verwendet bewegliche Solarpanels, die Strom produzieren und zugleich genau so viel Sonne durchlassen oder Schatten spenden, wie es Wetter und Raumklima erfordern.

Umwelt - Materialwissenschaft - 29.07.2019
Korrosionsprozesse entschlüsseln
Korrosionsprozesse entschlüsseln
ETH-Forscher konnten zeigen, wie schnell Stahl in unterschiedlichen porösen Materialien korrodiert. Ihre Erkenntnisse könnten neuen ökologischen Zementsorten zum Durchbruch verhelfen. Wie schnell Stahl in Beton oder in einem anderen porösen Material korrodiert, ist zentral für eine Vielzahl an technischen Anwendungen, etwa bei Rohrleitungen im Erdreich oder bei Stahlbetonbrücken.

Physik - Materialwissenschaft - 19.07.2019
Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung
Bessere Wärmeleitfähigkeit durch geänderte Atomanordnung
Die Anpassung der Wärmeleitfähigkeit von Materialien ist eine aktuelle Herausforderung in den Nanowissenschaften. Forschende der Universität Basel haben mit Kolleginnen und Kollegen aus den Niederlanden und Spanien gezeigt, dass sich allein durch die Anordnung von Atomen in Nanodrähten atomare Vibrationen steuern lassen, welche die Wärmeleitfähigkeit bestimmen.

Physik - Materialwissenschaft - 12.07.2019
Weyl-Fermionen in einer weiteren Materialklasse entdeckt
Eine besondere Art von Elementarteilchen, die Weyl-Fermionen, wurden erst vor einigen Jahren entdeckt. Ihre Besonderheit: Sie bewegen sich in einer aussergewöhnlichen, hoch geordneten Weise durch ein Material. Dies lässt sie praktisch nie miteinander kollidieren, was sehr energieeffizient ist. Dadurch ergeben sich faszinierende Möglichkeiten für die Elektronik der Zukunft.

Gesundheit - Materialwissenschaft - 08.07.2019
Die erfolgreichste WG der Welt
Die erfolgreichste WG der Welt
Biofilme sind enorm widerstandsfähige Ansammlungen von Keimen, die besonders in Spitälern zum Problem werden können. Wie ein einziges grosses Lebewesen breiten sie sich auf Wunden aus oder besiedeln Implantate und Medizinprodukte. Biomedizinische Materialien mit neuartigen Oberflächen sollen den Krankheitserregern Einhalt gebieten.

Gesundheit - Materialwissenschaft - 08.07.2019
Holz auf unserer Haut
Holz auf unserer Haut
Blutwerte für die medizinische Diagnostik können auch ohne schmerzhaften Nadelstich ermittelt werden. Empa-Forscher entwickeln derzeit gemeinsam mit einem kanadischen Team ­flexible, bioverträg­liche Sensoren aus Nanocellulose, die auf der Haut liegen. Die 3D-gedruckten ­Analysechips aus nachwachsenden Rohstoffen werden künftig sogar biologisch abbaubar sein.

Materialwissenschaft - Gesundheit - 08.07.2019
Warum Knochen versagen
Warum Knochen versagen
Können Analysemethoden aus der Werkstoffforschung helfen, menschliche Knochen besser zu verstehen? Ein junges Forscherteam der Empa in Thun verfolgt genau diesen Ansatz. Osteoporose ist eine Volkskrankheit. Jede dritte Frau und jeder fünfte Mann sind mit fortschreitendem Alter von Knochenschwund betroffen.