aktualitäten 2023

Forschende haben eine künstliche Intelligenz so trainiert, dass sie die Struktur sogenannter Metamaterialien mit den gewünschten mechanischen Eigenschaften für verschiedene Anwendungsfälle entwerfen kann. Velohelme, die die Energie eines Aufpralls absorbieren, Laufschuhe, die jedem Schritt einen zusätzlichen Schub geben, oder Implantate, die die Eigenschaften von Knochen imitieren.

Vorbild Natur: Forschende haben ein neues Material entwickelt, das die Struktur der blauen Federn unter anderem eines nordamerikanischen Singvogels nachahmt - und weitere erstaunliche Vorzüge hat. Der Rotkehl-Hüttensänger ist ein besonderer Vogel. Das Blau seines Gefieders ist einzigartig. Diese Farbe beruht allerdings nicht auf Pigmenten, sondern auf der speziellen Federstruktur.

Spitalkeime und Seuchenerreger werden nicht immer direkt von Mensch zu Mensch Übertragen. Sie können sich auch über keimbelastete Gegenstände verbreiten. Forschende haben nun gemeinsam mit dem Chemiekonzern BASF, dem Labor Spiez und der Technischen Universität Berlin beschichtete Textilien entwickelt, die Krankheitserreger hemmen oder sogar abtöten.

Mit einer neuen 3D-Drucktechnik können Forschende der ETH Zürich komplexe Keramikstrukturen für den Solarreaktor herstellen. Erste Tests zeigen: Damit lässt sich die Ausbeute des Solartreibstoffs deutlich steigern. In den vergangenen Jahren entwickelten Ingenieure der ETH Zürich eine Technologie, um aus Sonnenlicht und Luft Flüssigtreibstoffe herzustellen.

Wissenschaftler der EPFL und der Northwestern University stellen dank eines revolutionären Designs eine der stabilsten Perowskit-Solarzellen mit einem Leistungsumwandlungswirkungsgrad von über 25% vor und ebnen damit den Weg für eine zukünftige Kommerzialisierung. Perowskit-Solarzellen (PSC) stehen an der Spitze der Innovationen in der Solarenergiebranche.

Obwohl strenge Grenzwerte existieren, können Batterien noch immer zu viele schädliche Inhaltsstoffe wie Quecksilber, Cadmium und Blei enthalten. Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) hat deshalb eine Kontrollkampagne gestartet. Mit einer eigens dafür entwickelten Methode zur Analyse von Schwermetallen hat die Empa die Grundlagen dafür gelegt.

Forscherinnen und Forscher der EPFL und der Universität Manchester lüften die Geheimnisse der Nanofluidik mit Hilfe eines 2D-Materials und Licht. Eine Entdeckung auf dem Gebiet der Nanofluidik könnte unser Verständnis des molekularen Verhaltens auf kleinsten Skalen auf den Kopf stellen. Forschungsteams der EPFL und der Universität Manchester haben eine bislang unbekannte Welt enthüllt, indem sie die neu entdeckten fluoreszierenden Eigenschaften eines graphenähnlichen 2D-Materials, des Bornitrids, nutzten.

Forschende haben ein Epoxidharz entwickelt, das sich reparieren und recyceln lässt - und zudem schwer entflammbar und mechanisch widerstandsfähig ist. Mögliche Anwendungen reichen von Beschichtungen für Parkettböden bis hin zu Verbundwerkstoffen für Züge und Flugzeuge. Epoxidharze sind widerstandsfähige und vielseitige Kunststoffe.

Wissenschaftler haben einen Weg gefunden, die Betriebsstabilität von Perowskit-Solarzellen bei hohen Temperaturen erheblich zu verbessern. Dies ist eine Voraussetzung für ihren Einsatz in Terawatt-Stromnetzen. Perowskit-Solarzellen (PSC) stehen aufgrund ihres hohen Leistungsumwandlungswirkungsgrades und ihrer kostengünstigen Verarbeitung im Mittelpunkt des Interesses.

Mittels 3D-Druck biologisch abbaubare Sensoren und Displays herstellen? Ein Material, mit dem genau das möglich ist, haben Forschende aus dem Empa-Labor «Cellulose & Wood Materials» auf Basis von Cellulose entwickelt. Das Gemisch aus Hydroxpropyl-Cellulose, Wasser, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Cellulose-Nanofasern verändert je nach Temperatur und Dehnung seine Farbe - und dies ganz ohne Zusatz von Pigmenten.

Forscher der Empa und des «Imperial College London» entwickeln eine hitzeresistente Drohne, die bei einem Gebäudeoder Waldbrand den Gefahrenherd aus nächster Nähe analysieren kann. So können Feuerwehrleute die Strategie eines Hochrisiko-Einsatzes optimieren, bevor sie die Gefahrenzone betreten. Wo andere rausrennen, müssen sie hinein: Feuerwehrleute begeben sich bei Rettungseinsätzen in gefährliche Situationen - mitunter mitten ins Flammenmeer.

Damit Wunden nach einer Operation im Bauchraum dicht verschlossen bleiben, haben Forschende der Empa und der ETH Zürich ein Pflaster mit Sensorfunktion entwickelt. Das Polymerpflaster warnt, bevor gefährliche Lecks an Nähten im Magen-Darm-Trakt entstehen und schliesst die Stellen eigenständig. Ein neues Material ermöglicht nun eine schnelle, einfache und nicht-invasive Leck-Diagnose.

Der Holzbau erlebt in der Schweiz eine Renaissance. Mit einem Brandsimulator testen Forschende auf dem Hönggerberg Holzbauteile für den Bau von Gebäuden jeder Grösse.

Die Lunge beherbergt eine komplexe Flüssigkeit: Das Surfactant. Es kann bei Frühgeborenen oder Covid-Betroffenen auf der Intensivstation über Leben und Tod entscheiden. Eine ETH-Materialwissenschaftlerin will etwas Licht in die trübe Substanz bringen. In einem zweiten Experiment stört sie die gleichmässige Ruheatmung jeweils nach etwa vier Zyklen durch eine einmalige grössere Luftzufuhr.

Forscher haben kontrolliert, wie sich Exzitonen - Quasi-Teilchen, die Informationen in elektronischen Geräten transportieren und Elektronen ersetzen könnten - gegenseitig abstoßen. Sie legten ein elektrisches Feld an eine zweidimensionale Struktur aus Halbleitermaterialien an. Sie verbrauchen enorm viel Energie, um Informationen zu transportieren und zu speichern, verlieren Energie, wenn sie funktionieren, und werden bald an ihre Grenzen stoßen, was die mögliche Verarbeitungsgeschwindigkeit und Miniaturisierung angeht.

Die Übertragung mikrobieller Infektionen zu verhindern ist eine globale Herausforderung, insbesondere in Umgebungen, in denen Bakterien durch Kontakt mit kontaminierten Oberflächen leicht Übertragen werden können. Ein nationales Forschungsteam unter der Leitung der Universität Freiburg hat eine antimikrobielle Beschichtung entwickelt, welche die bakterielle Population innert Minuten um das bis zu 10'000-fache reduziert.

Lassen sich aus Cellulosefasern ökologisch nachhaltige Platinen für die Elektronikindustrie herstellen? Forscher Thomas Geiger ging dieser Frage nach. Inzwischen ist er Teil eines multinationalen EU-Projekts namens «Hypelignum». Dessen Ziel: eine bioabbaubare Elektronik. Seit vielen Jahren forscht Thomas Geiger auf dem Gebiet der Cellulosefibrillen - das sind feine Fasern, die sich etwa aus Holzabschnitten oder landwirtschaftlichen Abfällen herstellen lassen.

Durch die erstmalige Kombination von kryogener Transmissionselektronentomographie und Deep Learning haben Wissenschaftler der EPFL ein erstes Bild der Nanostruktur von katalytischen Platinschichten geliefert. Diese Entdeckung verdeutlicht, wie diese Schichten optimiert werden könnten, um effizientere Brennstoffzellen zu erhalten.

Moderne Backsteinfassaden bestehen meistens aus homogenen Steinen. Die Keller Unternehmungen und HSLU-Forschende haben ein Produktionsverfahren für Backsteine entwickelt, das Architektinnen und Architekten völlig neue Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet. Das gemeinsame Innosuisse-Forschungsprojekt entstand aus einer preisgekrönten Arbeit im Master Design an der HSLU.

Forschende haben ein elektronisches Garn entwickelt, das Körperbewegungen sehr genau misst. Der Textilsensor kann direkt in Sportoder Arbeitskleidung integriert werden und sagt die Müdigkeit des Trägers während körperlicher Belastung voraus. Wer erschöpft ist, verletzt sich leichter - sowohl beim Sport als auch bei körperlicher Arbeit.