Die Carl-Zeiss-Stiftung hat den Forschungscluster „Interaktive und Programmierbare Materialien“ (IPROM) der Universität Freiburg für ihre Programmlinie „Durchbrüche 2019“ ausgewählt. Der Cluster erhält in den kommenden fünf Jahren 4,5 Millionen Euro für die Entwicklung von neuartigen technischen Materialien, die auf wechselnde Umgebungsbedingungen mit einer zuvor einprogrammierten Antwort reagieren und sich so an diese Bedingungen anpassen.
Sprecher des Projekts sind Prof. Dr. Jürgen Rühe, Direktor des Freiburger Zentrums für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien (FIT), und Prof. Dr. Bastian E. Rapp vom Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK) der Universität Freiburg. „Wir freuen uns sehr, dass unser Konzept ‚Interaktive und Programmierbare Materialsysteme‘ ausgewählt wurde. Die Förderung der Carl-Zeiss-Stiftung wird unsere Materialforschung stärken und hilft dabei, unsere Vision von vollständig neuartigen Materialsystemen auf den Weg zu bringen“, sagt Rühe.
Die programmierbaren Materialien werden bei Einwirken eines äußeren Reizes, wie etwa einer Temperaturänderung oder Lichteinstrahlung, in kürzester Zeit ihre innere Struktur oder ihre äußere Form verändern können. Als Inspiration für die Entwicklung solcher Materialien dienen den Forschenden biologische Materialien, die sich schon seit Urzeiten an ihre Umgebung anpassen. Materialien mit adaptiven Eigenschaften, wie sie im Projekt entwickelt werden, erlauben neuartige Anwendungen beispielsweise im Bereich von intelligenten optischen Bauelementen, medizinischen Prothesen, Robotik, Lichtleitsystemen oder interaktiven Architekturkomponenten.
Reibung wandelt Bewegungsenergie in nutzlose Abwärme um und verschleißt Bauteile. Bei IPROM werden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter anderem neuartige Materialien mit Eigenschaften entwickeln, bei denen sich zwischen Haftung und Gleiten frei hin- und herschalten lässt. Weitere Materialien werden eine programmierte Freisetzung von Medikamenten ermöglichen, Lichtquellen mit einer lokal steuerbaren Ausleuchtung von Flächen bereitstellen oder interaktiv ihre mechanischen Eigenschaften wie zum Beispiel die Biege- oder Zugfestigkeit bei einer starken Belastung verändern.
Im Cluster werden neue Methoden des 3-D-Drucks zum Einsatz kommen, mit denen die gewünschte Form oder Eigenschaft des Materials bereits in der Design-Phase festgelegt und später durch die Reize ausgelöst wird. Dieses Verfahren wird auch als 4-D-Druck bezeichnet. Es erfordert einen Ansatz, der von der molekularen Größenskala bis zum makroskopischen Objekt reicht. Deshalb werden Forscherinnen und Forscher aus den Bereichen Chemie, Physik, Biologie und Ingenieurwissenschaft gemeinsam an diesen Materialien forschen.
Der Cluster IPROM stärkt die Profillinie „Funktionelle, bioinspirierte Materialien“ der Universität Freiburg und erweitert die Forschung des Exzellenzclusters „Living, adaptive and Energy-autonomous Materials Systems“ (livMatS).
Über die Carl-Zeiss-Stiftung
Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung die älteste private wissenschaftsfördernde Stiftung in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.