Nanotechnologie

Nanowissenschaft und Nanotechnologie ermöglicht den Zugang zu und die Verwendung von Materialien, deren atomarer oder molekularer Aufbau durch charakteristische Strukturelemente mit Abmessungen im so genannten Nanobereich (im engeren Sinne von 1 bis 100 Nanometer) gekennzeichnet ist. In dieser Größenordnung kann der atomare Aufbau zu neuen Werkstoffeigenschaften führen, die in klassischen Dimensionen (von Mikrometern bis Metern) nicht greifbar sind. Wichtigster Innovationsmotor und integraler Bestandteil der Nanotechnologie ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit vor allem zwischen Physik, Chemie, Biologie, Werkstoffwissenschaften und Ingenieurwesen. Bei Herstellung und Auswahl von Konstruktionswerkstoffen wird durch die steigenden Anforderungen an die Endprodukte die Leistungsfähigkeit der Werkstoffe selbst immer wichtiger. Hierzu zählt nicht nur die olympische Prämisse kontinuierlicher Verbesserung bestehender Eigenschaften im Sinne von schneller, höher, weiter - also z.B. härter, fester, leichter, thermisch oder korrosiv belastbarer, sondern vor allem auch der Aspekt Multifunktionalität, das Maßschneidern von Eigenschaften und das Near-Net-Shaping. Innovative Produkte, die neue Anwendungsoptionen bieten, Verdrängungsprozesse einleiten oder neue Märkte erschließen, werden zunehmend auf Werkstoffen fußen, die neben dem Strukturaspekt wenigstens eine weitere technisch nutzbare Funktion bieten. Das Maßschneidern von Eigenschaften, Struktur wie Funktion, ist eine Domäne der Nanotechnologie. Durch neuartige Syntheseverfahren ermöglicht sie die Herstellung thermodynamisch unverträglicher chemischer Verbindungen, die im Produktionsprozess entweder erhalten bleiben und neue Funktionen bereitstellen, oder in thermodynamisch stabile Verbindungen zerfallen und so eine Nanodispersion erzeugen. Schließlich ermöglichen neue Produktionsverfahren wie z.B. das Spark Plasma Sintering die maßgenaue Herstellung von Werkstücken und Komponenten aus Nanopulvern unter Beibehaltung der vom Ausgangspulver vorgegebenen Nanostukturierung.