Materialforscher entwickelt hauchdünne Werkstoffe

Motz simuliert hauchdünne Materialien in Nanodimensionen am Computer und entwickelt mithilfe von Experimenten neuartige Werkstoffe, die in der Medizintechnik verwendet werden können. Hier kommen winzige, biegsame Drähte zum Einsatz, um Sonden in den Körper einzuführen. Diese Drähte dürfen dabei aber nicht brechen. „Wir versuchen über Simulationen herauszufinden, an welchen Stellen die Werkstoffe ermüden und verschleißen könnten, um damit frühzeitig möglichen Schäden vorzubeugen", sagt Motz.

Der Medizintechnik kommen Erkenntnisse der Mikromechanik zugute, auf die Motz sich spezialisiert hat: Er untersucht die Strukturen und Zusammensetzungen der kleinsten Bausteine von Werkstoffen. "Gerade diese kleinen Bausteine, die oft nur den Umfang von einem Tausendstel des menschlichen Haares aufweisen, dominieren die mechanischen Eigenschaften von Werkstoffen", sagt Motz. In der Regel wird ein Werkstoff umso fester, je kleiner die Komponenten im Inneren der Materialien werden.

Für die unterschiedlichen Eigenschaften eines Werkstoffes ist Stahl ein gutes Beispiel: Es wird als stabiles Gerüst für Brücken und Wolkenkratzer verwendet und auch im Karosseriebau. Stahldrähte hingegen sind biegsam und extrem reißfest und werden etwa als Drähte in der Medizintechnik eingesetzt. Motz erklärt dazu: „Vieles hängt aber auch von den Kristallstrukturen ab, die innerhalb eines Werkstoffes große Unterschiede aufweisen können. Stahl setzt sich zum Beispiel aus Eisen, Kohlenstoff und einer Vielzahl von Zusätzen zusammen, die komplexe innere Strukturen bedingen. Diese verleihen dem späteren Werkstoff ganz verschiedene Eigenschaften".

Der Saarbrücker Materialforscher entwickelt auch für die Mikroelektronik neue, leistungsfähigere Zusammensetzungen, die er im Elektronenmikroskop untersucht und am Computer weiterentwickelt und verbessert. Derzeit arbeitet Motz in Zusammenarbeit mit der Firma Infineon an der Zuverlässigkeit von metallischen Leiterbahnen, mit denen in der Haushaltselektronik Energie gespart oder die Elektromobilität effizienter gemacht werden kann. Ein weiteres Forschungsthema von Motz sind zelluläre Materialien. "Sie sind für die Fahrzeug- und Luftfahrtindustrie interessant, denn dort geht es darum, möglichst leichte Materialien zu verwenden, die zugleich stabil und belastbar sind", erklärt er.

COMPAMED.de; Quelle: Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.