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KIT-Kompakt - monatliche Pressenachrichten (Ausgabe 05/2017)
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Mustermann,
heute erhalten Sie die aktuelle Ausgabe der monatlichen Pressenachrichten aus dem Karlsruher Institut für Technologie. Wir wollen Sie in kompakter Form über spannende Forschungsthemen informieren und würden uns freuen, wenn passende Nachrichten für Ihre redaktionelle Berichterstattung dabei sind. Gerne vermitteln wir Ihnen bei Bedarf weitere Informationen und Ansprechpartner. Um Beleg Ihrer Berichterstattung wird gebeten.
Freundliche Grüße
Ihre Pressestelle des KIT
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Metamaterial: Material dehnt sich unter Druck aus
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Mit 3D-Druckern für den Nano- und Mikrobereich haben Forscher des KIT schon einige erstaunliche Metamaterialien hergestellt: Tarnkappen, Schallumleitungen oder Schockabsorber. Nun haben sie den Bauplan für einen weiteren Stoff entwickelt, der sich anders verhält als die Alltagsintution erwarten lässt. Im Fachblatt Applied Physics Letters erklären Sie, wie man ein Material konstruiert, dass sein Volumen vergrößert statt verringert, wenn der umgebende Luftdruck steigt. Dies entspräche einem Ball, der umso größer wird, je tiefer er in ein Wasserbecken sinkt.
„Das Verhalten scheint die Gesetze der Physik zu verletzen, aber ist das Ergebnis eines geschickten Aufbaus des Metamaterials auf mikroskopischer Ebene“, erklärt Martin Wegener, der an den Instituten für Angewandte Physik und für Nanotechnologie des KIT forscht. Kernstück sind hohle, luftdichte, mikrometergroße Behälter, die jeweils die Form eines dreidimensionalen Kreuzes aufweist. Die Endpunkte der verschiedenen Kreuze sind so mittels Hebeln verbunden, dass sich die Behälter voneinander wegschieben, wenn die Hohlkörper durch äußeren Druck zusammengedrückt werden. „Der Trick ist, dass das Volumen, das man sehen kann, zunimmt, während das vom 3D-gedruckten Material umschlossene Volumen in den Hohlkörpern – das man nicht direkt wahrnimmt – abnimmt." Laut den Berechnungen müsste eine Ausdehnung um ein Prozent bei einer Druckerhöhung um ein Bar machbar sein. Dass der Bauplan funktioniert, zeigen Wegener und sein Team in einer Videoanimation. Im nächsten Schritt wollen sie das Material in Realität bauen. „Die dafür notwendige Komplexität im 3D-Druck geht nochmal ein gutes Stück über unsere bisherigen Prototypen hinaus“, sagt Jingyuan Qu, der diese Strukturen in seiner Doktorarbeit entwickelt und untersucht.
Mehr Information und ein Video über neues Metamaterial:
spektrum.de/news/dieses-material-dehnt-sich-unter-druck-aus/1453259
eurekalert.org/pub_releases/2017-04/aiop-gup042017.php
aip.scitation.org/doi/full/10.1063/1.4981783
Video-Porträt über Wegeners Forschung zu Tarnkappen und Metamaterialien: youtube.com/watch?v=PthvzKSGuCk
Bildunterschrift: Der Aufbau aus mikrostrukturierten Hohlkörpern und verbindenden Hebeln (unten und oben) ermöglicht Materialen, die das umschlossene Volumen unter Druck vergrößern (mitte). (Bild: J.Qu/M.Wegener/KIT)
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Innovation: Stahlbeton schnell und sicher schützen
Damit teure Bauwerke wie Brücken und Tunnel wirklich eine lange Lebensdauer erreichen, müssen sie unterhalten und gegen Wasser und Salz geschützt werden. Etwa durch eine passende Imprägnierung des Betons, die sogenannte Hydrophobierung. Ob diese ausreicht und wirkt, zeigt ein nun patentiertes Markersystem an, dass im Projekt Silamark in Karlsruhe entwickelt wurde.
Chemische Verbindungen wie Silane machen Baustoffe wasserabweisend und schützen so im Winter vor aggressiven Tausalzen. Vorausgesetzt die Silane dringen ausreichend tief in den Werkstoff ein, was sich bislang nur aufwändig mittels Bohrkernen prüfen ließ. Andreas Gerdes, der mit seinem Team am KIT und an der Hochschule Karlsruhe forscht, hat nun Silane so mit einem Silberatom markiert, dass sie leicht von außen mit mobilen Messgeräten im Beton zu orten sind. „Mit unserer Erfindung kann man die Eindringtiefe des Wirkstoffs zerstörungsarm, schnell und exakt ermitteln“, erklärt Gerdes, wissenschaftlicher Leiter des Innovations-Hub „Prävention im Bauwesen“ am KIT und Mitbegründer der IONYS AG, mit der er Grundlagenforschung schnell in die Anwendung bringt. Schon auf der Baustelle lässt sich so entscheiden, ob die Hydrophobierung wiederholt werden sollte. In der Instandsetzungspraxis bedeutet das, dass Tunnel und Brücken nicht länger gesperrt werden müssen als unbedingt nötig. „Wir müssen die Langlebigkeit der Bauwerke erhöhen“, fordert Gerdes, denn sowohl eine Instandsetzung als auch ein Neubau seien sehr teuer und belasten die Umwelt. „Dauerhaftes Bauen ist ökologisches Bauen.“
Mehr Information:
tlb.de/de/presse/einzelansicht/article/stahlbeton-schnell-und-sicher-schuetzen.html
kit.edu/kit/19846.php
kit.edu/kit/pi_2016_134_denkmalpflege-punktgenaue-instandsetzung-spart-kosten.php
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Energiewende: Wärme in organischen Flüssigkeiten speichern
Viele Prozesse der Industrie brauchen Energie in Form von Wärme. Diese Wärme aus Industrieabwärme oder Solarthermie-Kraftwerken nachhaltig zu speichern und zu „recyceln“, wäre ein wichtiger Baustein der Energiewende. Ein neuartiges Konzept zur thermochemischen Energiespeicherung stellen Forscher des KIT im Fachmagazin „Chemie Ingenieur Technik“ vor.
Die organische Verbindung Methylcyclohexan (MCH) nimmt bei Temperaturen zwischen 300 und 350 Grad Celsius Wärme auf, setzt im Beisein des Katalysators Platin Wasserstoff frei und wird zu Toluol. Toluol und MCH lassen sich in herkömmlichen Flüssigtanks lagern. Zur Rückgewinnung der gespeicherten Wärme wird der Wasserstoff wieder mit Toluol bei etwa 300 Grad Celsius und 30 bar umgesetzt. Das Verfahren – von den Forschern Liquid Organic Reaction Cycle genannt – kann hohe Energiespeicherdichten von bis zu 0,6 Kilowattstunden pro Kilogramm Tuluol erzielen sowie Wärme über lange Zeit speichern. „Besonders effizient ließe sich der Prozess in mikrostrukturierten chemischen Reaktoren umsetzen, welche in sehr kompakter Form große Wärmeströme und durch integrierte Membranen eine einfache Wasserstoffabtrennung ermöglichen“, erklärt Peter Pfeifer vom Institut für Mikroverfahrenstechnik des KIT.
Mehr Information:
onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cite.201600025/full
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Digitale Märkte: Vertrauen ist Geld wert
Wer bei Online-Handels-Plattformen wie eBay, Uber, Flipkey oder Airbnb Waren oder Dienstleistungen „von privat zu privat“ erwirbt, muss ein gewisses Grundvertrauen mitbringen. Schließlich handelt er mit Personen, die er nicht kennt und nicht einschätzen kann. Daher legen die Betreiber der Plattformen großen Wert auf Bewertungsmechanismen, die den Kunden helfen, schnell schwarze Schafe auszusortieren und vertrauenswürdige Handelspartner zu finden. Vertrauen wird so auf gewisse Weise zu einem geldwerten Vorteil. Welche Kriterien Vertrauen erhöhen, stellen Forscher des KIT nun in der Zeitschrift JSME vor.
Am Beispiel des Übernachtungsportals Airbnb haben Timm Teubner, Florian Hawlitschek und David Dann vom Institut für Informationswirtschaft und Marketing des KIT die Kriterien untersucht, die zu höheren Übernachtungspreisen führen. Den stärksten Einfluss haben naheliegenderweise positive Kundenbewertungen. Aber auch Dauer der Mitgliedschaft, zertifizierte Identitäten, Qualitätssiegel der Betreiber oder Zahl der Produktbilder können zu höheren Preisen führen. Dagegen sind Zimmer mit vielen Kundenbewertungen eher günstiger zu haben. Vielleicht spielt hier eine Rolle, dass vielfrequentierte und –bewertete Zimmer oft in touristischen Stadtvierteln mit starker Konkurrenz liegen. Die aktuelle Studie zeigt Wege auf, wie Anbieter ihre Angebote und Kunden ihre Suchen optimieren können und welche Werkzeuge Plattformbetreiber ihnen an die Hand geben sollten.
Mehr Information:
addletonacademicpublishers.com/contents-jgme/1083-volume-5-4-2017/3067-price-determinants-on-airbnb-how-reputation-pays-off-in-the-sharing-economy (doi:10.22381/JSME5420173)
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Bildanalyse: Wie die Natur Schmetterlinge bemalt
Die intensiven Farben der Flügel sind für Schmetterlinge als Tarnung überlebenswichtig. Die schillernden Farben entstehen durch Lichtinterferenz an Kristallen in der Flügeloberfläche, deren labyrinthartigen Strukturen in etwa der Größenordnung der Wellenlänge des Lichtes entsprechen. Auf die bislang unbekannten Entstehungsmechanismen dieser Kristallstrukturen haben Forscher am KIT und ihre Partner nun Hinweise gefunden und im Fachblatt Science Advances vorgestellt.
„Interessanterweise sind die einzelnen Kristalle nicht miteinander verwachsen“, erklärt Michael Klatt vom Institut für Stochastik am KIT. „Vielmehr stehen sie wie Monolithen einzeln und lassen Platz für ein unregelmäßiges Gangsystem.“ Um ihre Entstehung zu verstehen, hat Klatt am KIT die Bilder aus Röntgen- und Elektronenmikroskopen im Detail analysiert. Durch statistische Methoden der Verteilung der Korngrößen entstanden aus den dreidimensionalen Bildern die notwendigen belastbaren quantitativen Daten, um den Wachstumsprozess der Schmetterlingsnanostruktur zu verstehen. Im ersten Schritt bildet eine „zerknitterte“ Zellmembran die „Gussform“, in deren Taschen dann die Kristalle passend und getrennt voneinander hineinwachsen. Da dieses Verfahren in der Natur nicht nur sehr genau die gewünschte räumliche Struktur erstellt – tausend Labyrinthtunnel passen in die Dicke eines menschlichen Haares – , sondern auch bei Raumtemperatur und normalem Luftdruck funktioniert, könnte es langfristig auch als Blaupause für technische Prozesse der Nanotechnik dienen, so die Hoffnung des Forscherteams aus Deutschland, der Schweiz, den USA und Australien.
Mehr Information und Bilder:
ami.swiss/page/news?nid=17255
advances.sciencemag.org/content/3/4/e1603119
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Teilchenphysik: Das CERN „sieht“ besser
Der Teilchenbeschleuniger LHC am europäischen Teilchenphysiklabor CERN bei Genf hat wieder seinen Betrieb aufgenommen. Zu den wesentlichen technischen Verbesserungen zählt der neue Silizium-Pixeldetektor am CMS-Experiment, einem der beiden „Higgs-Entdecker“. Dank der wichtigen Beiträge, die Physiker, Ingenieure und Techniker vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) dazu an vielen Stellen geleistet haben, stehen die Tore für neue Entdeckungen nun weit offen.
Wie kann man die Elementarteilchen „sehen“, die in den Teilchenkollisionen entstehen? Der erste Schritt dazu ist ein Silizium-Pixeldetektor, der nur wenige Zentimeter vom Kollisionspunkt entfernt betrieben wird und der die Spuren geladener Teilchen sehr exakt nachweist. Am Teilchendetektor CMS wurde jetzt der verbesserte Silizium-Pixeldetektor eingebaut. Der neue Detektor besitzt mit 124 Millionen Pixeln eine fast doppelt so hohe Auflösung und ist mit leistungsfähigeren Auslesechips bestückt. Projektleiter am KIT war Ulrich Husemann: „Wir haben in Karlsruhe erfolgreich eine Produktionsstraße für den Pixeldetektor aufgebaut und betrieben. Gleichzeitig haben wir bei unserem Projekt junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler und Studierende ausgebildet, die jetzt mit modernsten Methoden der Chipindustrie vertraut sind.“ Knapp 20 Prozent der Detektorteile wurden am KIT in Zusammenarbeit des Instituts für Experimentelle Kernphysik und des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik gebaut und getestet. Physiker und Technikerinnen des KIT waren außerdem beim Einbau des Detektors am CERN vertreten.
Mehr Information:
kceta.kit.edu/aktuelles.php#block601
weltmaschine.de/neuigkeiten/neuigkeiten_archiv/2017/ein_neues_herz_fuer_den_schweren/
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Smart Data: „Paket-Nachverfolgung, Smart Meter, Connected Cars – Im Alltag sind wir umgeben von einer Vielzahl von versteckten Smart Data-Lösungen“, sagt Christof Weinhardt, der Leiter des Instituts für Informationssysteme und Marketing des KIT. „Daten gelten nicht ohne Grund als wichtigster Rohstoff des 21. Jahrhunderts.“ Nun gilt es, die neue Technologie nutzbar zu machen und höchste Ansprüche beim Datenschutz zu gewährleisten. „Große Datenmengen und deren Potenzial bringen auch große Verantwortung für die Forschung, für die Wirtschaft und für die Gesellschaft.“ Christof Weinhardt ist Leiter der Begleitforschung des BMWi-Technologieprogramms „Smart Data – Innovationen aus Daten“. Mehr Information: sek.kit.edu/kit_experten_weinhardt.php
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Computergrafik: Das Kino verzaubert schon heute mit Animationsfilmen und erstaunlich fotorealistischen Sequenzen aus dem Computer. Besonders aufwendig in der Produktion ist die realitätsnahe Simulation von Beleuchtungsverhältnissen. Die Lightrig GmbH, eine Ausgründung des KIT, entwickelt Software zur künstlerischen Manipulation des physikalisch basierten Lichttransports. So können Künstler in Film- und Animationsstudios, aber auch Kreative in Bereichen wie Werbeindustrie, Architektur- oder Produktvisualisierung die komplexen Lichtverhältnisse besser verstehen, gestalterisch beeinflussen und den Betrachter faszinieren beziehungsweise überzeugen. Mehr Information: kit-gruendernews.de/gruender-des-monats-januar-lightrig-gmbh/#more-2409
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KIT.audio | Der Forschungspodcast
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Wolken, die Wetter machen: Nicht nur für Dichter und Segler sind Wolken oft Rätsel und Inspiration in einem. Auch die Klimaforschung interessiert sich brennend dafür, wie Wolken entstehen, sich verbreiten und mit anderen Wetter- und Klimafaktoren wechselwirken. Angestrebt werden genauere lokale Wettervorhersagen und mehr Verständnis für ihre Rolle im Klimawandel. Am KIT hat Podcasterin Lilien Wege sich zeigen lassen, mit welchen Methoden Klimaforscher den Geheimnissen der Wolken auf die Spur kommen. Zum Podcast: kit.edu/audio
KIT.audio | Der Forschungspodcast greift in monatlicher Folge ein aktuelles Forschungsthema auf und erkundet Ansätze, Antworten, Standpunkte und Lösungen. Die eingefangenen O-Töne, Geräuschkulissen und Sounds verweben sich in der Art eines Features zu intensiven Hörstücken von 30 Minuten Länge.
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Seminar für Verbrennungsmotoren
„Kraftstoffe der Zukunft“, Thomas Garbe, Volkswagen AG
30. Mai 2017, 18:30 Uhr, Campus Süd des KIT
ifkm.kit.edu/seminar.php
Fachforum Energie des Tagesspiegels
Vortrag: Sascha Gentes, KIT
1. Juni 2017, 13:15 Uhr, Berlin
Themen: Rückbau
veranstaltungen.tagesspiegel.de/tagesspiegel-fachforum-kernkraft-energie
Eucor-Musikfestival
Studentische Bands sowie Kunstschaffende des Oberrheingrabens
10. Juni 2017, 17 Uhr, Campus Süd des KIT
eucor-uni.org/de/2017/05/15/eucor-festival-zum-abschluss-der-tour-eucor
Ringvorlesung Nachhaltige Entwicklung
„Nachhaltige Mobilität“, Peter Vortisch, KIT
12. Juni 2017, 15:45 Uhr, Campus Süd des KIT
Themen: Multimodalität, Sharing, Elektromobilität
zak.kit.edu/ringvorlesung_ne.php
Vortragsreihe der Heinrich-Hertz-Gesellschaft
„Ernährung der Zukunft", Hans Hauner, TU München
21. Juni 2017, Campus Süd des KIT
hhg.gdh.kit.edu
Tag der Offenen Tür
Effektvoll am KIT
24. Juni 2017, 10:00-21:00 Uhr, Campus Nord des KIT
kit.edu/kit/effekte2017.php
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Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) verbindet seine drei Kernaufgaben Forschung, Lehre und Innovation zu einer Mission. Mit rund 9 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie 25 000 Studierenden ist das KIT eine der großen natur- und ingenieurwissenschaftlichen Forschungs- und Lehreinrichtungen Europas.
KIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft
Kontakt:
Monika Landgraf
Leiterin Gesamtkommunikation
Pressesprecherin
Kosta Schinarakis
Themenscout
Kaiserstraße 12
76131 Karlsruhe
Tel.: +49 721 608-41956
Fax: +49 721 608-43658
E-Mail: schinarakis@kit.edu
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