Potenzial von Herstellungsverfahren auf Basis elektrischer und magnetischer Felder

Es klingt paradox, aber um innovative Materialien für erneuerbare Energiequellen herzustellen, werden zunächst große Mengen Energie verbraucht. Die Energiebilanz dieser Verfahren ist schlecht, daher forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an alternativen Herstellungsmethoden. Großes Potenzial hat beispielsweise die Bearbeitung von Materialien mittels elektrischer und magnetischer Felder.

Ein Forscherteam untersuchte in einer Studie den Stand der Forschung auf dem Gebiet der Werkstoffbearbeitung mit Hilfe elektrischer und magnetischer Felder. Die Studie, an der neben sechs weiteren Universitäten und Forschungseinrichtungen, auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der RWTH Aachen und des Forschungszentrums Jülich beteiligt waren, wurde jüngst in der Fachzeitschrift Materials Today veröffentlicht.

"Elektromagnetische Energie kann auf verschiedene Weise bei der Herstellung von Materialien genutzt werden", erklärt Olivier Guillon JARA-ENERGY Mitglied und Leiter des Instituts für Energie- und Klimaforschung (IEK-1), Forschungszentrum Jülich. "Sie bietet die Möglichkeit, Materialien mit bisher unerreichten Funktionalitäten zu erzeugen. Sie kann die Herstellung beschleunigen, oder normalerweise spröde und schwer zu bearbeitende Werkstoffe plastisch verformbar machen, so dass sie leichter zu bearbeiten sind." Darüber hinaus lassen sich mit solchen Verfahren spezielle Legierungen und Materialkompositionen herstellen, die ohne elektrische oder magnetische Felder nur schwer oder gar nicht erzeugt werden könnten. Teure, kritische Materialien ließen sich durch leichter verfügbare ersetzen, beispielsweise Eisen-Nickel-Permanentmagnete anstatt solche aus Neodym oder Cobalt. Zusätzlich können Degradationsmechanismen bei elektrochemischen Zellen für Festoxidelektrolyse und Festkörperbatterien besser verstanden werden.

Die Materialbearbeitung mit elektrischen und magnetischen Feldern ist ein interdisziplinärer Forschungsbereich. "Er verbindet die traditionellen Ingenieursbereiche der Materialwissenschaften und der Herstellungstechnik mit fundamentalen naturwissenschaftlichen Fragestellungen", so Guillon. "Durch unsere Forschung wird ein grundlegendes Verständnis zu den Wechselwirkungen zwischen Atomen, Ionen, und Defekten und elektrischen und magnetischen Feldern aufgebaut. Wir wollen verstehen, wie Materie transportiert wird – auf allen Ebenen, vom Atom bis hin zum kompletten Bauteil."

Der Artikel in Materials Today gibt einen breiten Überblick über die Möglichkeiten, wie elektrische und magnetische Felder auf Materialien einwirken können. Besonderer Fokus liegt dabei auf der Synthese und Verarbeitung von Werkstoffen – insbesondere Keramiken und Metallen. Die Studie entstand im Rahmen eines von Guillon initiierten und koordinierten 6-jährigen Schwerpunktprogrammes der Deutschen Forschungsgemeinschaft.

Eine Pressemitteilung des Forschungszentrums Jülich. Weitere Informationen zum Thema.
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