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Aktuelles

Wie Wasser Glas bewegt

(eingestellt am 17. Mai 2016)

In der Welt der Pflanzen sind Kapillarkräfte ein wichtiger Bewegungsantrieb. Diese sorgen dafür, dass sich poröse Materialien bei Flüssigkeitsaufnahme ausdehnen, zu beobachten beispielsweise bei Holz oder Samenträgern wie etwa den Zapfen von Nadelbäumen. In technischen Materialien spielt diese Art der Bewegung bislang keine Rolle.

Forschern der Professur für Biogene Polymere der Technischen Universität München, des Instituts für Physik der Montanuniversität Leoben und des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam ist es gemeinsam gelungen, diesen pflanzlichen Antrieb auf ein technisches Material, Silikatglas, zu übertragen. Indem sie Kiefernzapfen mit einem eigens entwickelten 'Bio-Templatierungs-'Verfahren künstlich versteinerten, erzeugten Sie einen Körper, welcher sich bei Feuchtigkeitsaufnahme bewegt: Die Schuppen der versteinerten Zapfen biegen sich bei Benetzung gegen die Schwerkraft aufwärts, bei Trocknung wieder zurück in ihre Ausgangsposition. Durch aufwändige strukturelle Untersuchungen, unter anderem am Teilchenbeschleuniger BESSY II in Berlin, konnten Sie die Hypothese bestätigen, dass der Erhalt der inneren Struktur des Kieferzapfens bis auf die kleinste Ebene von Millionstel Millimetern für die beobachtete Bewegung verantwortlich ist.

Damit wurde demonstriert, dass erstens die Herstellung von porösen keramischen mehrlagigen Aktuatoren mit relativ geringem technischen Aufwand möglich ist und zweitens man durch das genaue Abformen einer Pflanzenstruktur auch deren Funktion erhalten kann. Insbesondere von letzterem Umstand erwarten die Forscher, dass es Tür und Tor für vergleichbare Bestrebungen bei der Entwicklung neuer Materialien öffnen wird, schließlich ist die Pflanzenwelt voller -größtenteils unerforschter- Bewegung.

Ihre Erkenntnisse veröffentlichten die Forscher im angesehenen Fachjournal 'Advanced Materials' am 06. Mai 2016 unter der DOI-Kennzahl 10.1002/adma.201600117.




Eine große Ehre für Cordt Zollfrank

Straubinger Wissenschaftler wird in die renommierte Internationale Akademie der Holzwissenschaft aufgenommen (eingestellt am 22. März 2016)

Straubing (jft) – Es ist eine große Ehre für einen Wissenschaftler, wenn er von anderen Wissenschaftlern in eine internationale Akademie aufgenommen wird. Darüber darf sich jetzt auch Professor Dr. Cordt Zollfrank freuen. Der für die Technische Universität München am Wissenschaftszentrum Straubing forschende Chemiker wurde in der vergangenen Woche in die Internationale Akademie der Holzwissenschaften (International Academy of Wood Science / IAWS) aufgenommen. Das sei eine Anerkennung der Leistungen Zollfranks in der Holzwissenschaft, so  Dr. Dr. Uwe Schmitt, Präsident der Akademie und Leiter des Thünen-Institut für Holzforschung in Hamburg.
„Mit meiner Aufnahme in die IAWS können wir die Forschung am und mit dem nachwachsenden Rohstoff Holz an der Professur für Biogene Polymere der Technischen Universität München und am Wissen-schaftszentrum Straubing verstärkt internationalisieren und sichtbar machen. Die IAWS bietet hierzu sich ein hervorragendes Forum“, so Prof. Dr. Zollfrank.
Bei seinen Forschungsarbeiten am Wissenschaftszentrum Straubing entwickelt Zollfrank neuartige Struktur- und Funktionsmaterialien auf Basis von Nachwachsenden Rohstoffen. Ein Arbeitsschwerpunkt liegt auf der Erzeugung biogener (Polymer-)Strukturen und ihrer Überführung in Kompositmaterialien für technische und biomedizinische Anwendungen, darunter zum Beispiel neuartige Biokunststoffe. Cordt Zollfrank studierte Chemie an der Technischen Universität München (TUM). Anschließend wechselte er an das Institut für Holzforschung in München, wo er über ein holzchemisches Thema zum Doktor der Forstwissenschaften promovierte. Später baute er als wissenschaftlicher Assistent die Arbeitsgruppe „Biotechnische Keramik und Biomaterialien“ auf und habilitierte sich 2009 für das Fach Werkstoffwissenschaften. Zum 1. Oktober 2011 wurde er zum Professor für das Fachgebiet „Biogene Polymere“ der TUM am Wissenschaftszentrum Straubing berufen.
In der Internationalen Akademie der Holzwissenschaften sind Wissenschaftler und Institutionen vereinigt, die sich mit allen Aspekten der Holzwissenschaften befassen. Die Akademie wurde 1966 in Paris gegründet. Ziel der Akademie ist die internationale Weiterentwicklung der Holzforschung durch Berufung namhafter Wissenschaftler in ihre Organisation, Auszeichnung von Fortschritten, die hohen Standards in Forschung und Publikationen zu fördern und im Journal der IAWS „Wood Science and Technology“ zu veröffentlichen.


Sabine Kugler erhält den Young Reseacher Prize - Best Poster Presentation der 4th EPNOE International Polysaccharide Conference

Bei der vierten internationalen Konferenz des Europäischen Exzellenznetzwerks Polysaccharide (European Polysaccharide Network of Excellence) hiess es für Frau Sabine Kugler: Veni, ostendi, vici. Sie reiste vom 19-22sten Oktober 2015 nach Warschau, um Ihre Untersuchungsergebnisse und -pläne mit Fachleuten aus aller Welt zu besprechen. Im Gepäck hatte Sie ein Poster, Zeichnungen und Abbildungen von ihren Versuchsaufbauten und -ergebnissen zeigend.
Wie üblich, wurden Preise für die besten Vorträge und Poster vergeben. Dabei überzeugte Frau Kuglers Poster die Jury, welche sie mit dem dotierten Preis für das beste Poster bedachte.
Wir freuen uns sehr und gratulieren Frau Kugler zu diesem schönen Erfolg!













Cordt Zollfrank erhält Reinhart-Koselleck-Auszeichnung der DFG

(eingestellt am 26. November 2013)

1,25 Millionen Euro für Materialforschung mit Mikroalgen

Prof. Cordt Zollfrank von der Technischen Universität München (TUM) in Straubing erhält eines der renommierten Reinhart-Koselleck-Projekte der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG). In den kommenden fünf Jahren fließen 1,25 Millionen Euro in die Grundlagenforschung im Bereich der lichtgesteuerten Strukturierung von Funktionsmaterialien mit Mikroorganismen. Die TUM gewinnt damit das zweite Reinhart-Koselleck-Projekt in kurzer Zeit – im August 2012 war Prof. Vasilis Ntziachristos ausgezeichnet worden.

Cordt Zollfrank ist Professor der TUM für das Fachgebiet „Biogene Polymere“ im Wissenschaftszentrum Straubing. Er erforscht innovative Struktur- und Funktionsmaterialien auf Basis von biologischen Strukturen und Synthesewegen, unter anderem in der Celluloseforschung.

Mit dem Reinhart-Koselleck-Projekt entwickelt Zollfrank einen neuartigen Ansatz, um keramisches Material aus nachwachsenden (biogenen) Rohstoffen herzustellen. Keramiken kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz, die hohe Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit erfordern. Beispiele sind Bremsscheiben in der Automobilindustrie, Hitzeschilde in der Raumfahrt oder Ersatzgelenke in der Medizin. Allerdings lässt sich keramisches Material in gängigen Herstellungsverfahren nicht beliebig formen – filigrane Strukturen aus Keramik sind daher nur eingeschränkt möglich.

Mikroalgen bauen Schablone für Keramik

Mit einer ausgeklügelten Methode will Zollfrank die Herstellung von Keramik optimieren. Dafür nutzt er Mikroalgen, deren Bewegung sich am Licht orientiert. Um sich fortzubewegen, scheiden die Organismen lange und sehr dünne Polysaccharide (Vielfach-Zuckermoleküle) in ihre Umgebung aus. Die Idee: Die Wissenschaftler projizieren eine dreidimensionale Lichtstruktur, also ein Hologramm, in ein transparentes Nährmedium. Die Algen wachsen und bewegen sich ausschließlich entlang der vom Licht vorgegebenen Bereiche.

Dann bilden Polysaccharid-Strukturen der Mikroalgen eine Art Schablone für die Keramik: Gibt man geeignete Reaktionspartner wie zum Beispiel Kieselsäure oder Calciumverbindungen zu, findet eine chemische Umwandlung zu einem keramischen Material statt. Da sich der Aufbau des Hologramms sowie die chemische Zusammensetzung variieren lassen, erwarten Zollfrank und sein Team, keramisches Material in einer großen Formen- und Funktionsvielfalt zu produzieren.

Daraus ergibt sich ein enormes Potenzial für die Erzeugung komplex strukturierter Materialen für zahlreiche Einsatzgebiete: von Elektroden für Batterien, über Bestandteile von Spezialfiltern in der Wasserreinhaltung und neue Bildschirm- und Displaytechnologien bis hin zu maßgeschneidertem Knochen- und Gewebeersatz.

Auszeichnung für innovative Forschung

Die DFG vergibt Reinhart-Koselleck-Projekte ausschließlich an Personen mit einer herausragenden wissenschaftlichen Reputation mit dem Ziel, besonders innovative, risikoreiche Forschungsarbeiten zu unterstützen.

TUM-Präsident Prof. Wolfgang A. Herrmann: „Ich freue mich über die hohe Auszeichnung von Prof. Zollfrank aus zweifachem Grund: Wir haben einen jungen Spitzenforscher berufen, der auch beweist, dass Straubing ein Platz für Spitzenforschung geworden ist. Mein Glückwunsch deshalb auch an die Wissenschaftsstadt Straubing!“

Donau TV: http://www.youtube.com/watch?v=WS9nnldduXU

Quelle: http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/31200/






Pressemitteilung der TU München: Nanokristalle machen Schäden im Material sichtbar

(eingestellt am 29. November 2012)

Materialversagen wird vorhersehbar

Materialermüdung rechtzeitig zu erkennen ist eine technisch schwierige Aufgabe, denn Risse oder Schwachstellen im Inneren eines Materialblocks können von außen kaum erkannt werden. Wären Materialschäden frühzeitig erkennbar, könnten jedoch desaströse Unfälle verhindert werden – zum Beispiel das ICE-Unglück in Eschede 1998, das durch einen Riss in einem Metallrad verursacht wurde. Noch schwieriger ist es, Materialschäden in Kompositmaterialien festzustellen. Ein Forschungsteam hat gezeigt, dass die Stabilität von Kunststoffkompositen, denen eine bestimmte Form von Zinkoxid beigemischt ist, mithilfe von Lichteinstrahlung von außen bestimmt werden kann. Das neue Konzept könnte zahlreiche ingenieurtechnische Probleme lösen, da Kunststoffkomposite vom Fahrzeugbau bis hin zur Medizintechnik verbreitet sind und gezielt für Hochbelastungsanwendungen entwickelt werden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Technischen München (TUM) veröffentlichten ihre Ergebnisse nun im Fachjournal Advanced Materials.

Aufnahme der Zinkoxid-Kristalle mit dem Rasterelektronenmikroskop - Copyright 2012, Wiley

„Die Lumineszenz von mikrostrukturierten Zinkoxid-Tetrapoden ist eine etablierte aber äußerst interessante Eigenschaft, die sich unter mechanischer Belastung verändert. Uns wurde schnell klar, dass man damit innere Materialschäden sichtbar machen könnte“, sagt Dr. Yogendra Mishra von der Technischen Fakultät der CAU. Das Forschungsteam hatte Zinkoxidtetrapoden mit einem Silikonpolymer (Polydimethylsiloxan) vermischt und die Eigenschaften des so entstandenen Kompositmaterials untersucht. Sie fanden heraus, dass das Silikonmaterial durch die Zinkoxidkristalle nicht nur fester wird, sondern auch ein ungewöhnliches Lichtreflexionsverhalten aufweist. Unter mechanischer Belastung und Bestrahlung mit UV-Licht verändern sich die Intensität und Farbe des reflektierten Lichts. 

Nano-Kristalle geben Warnsignal

„Die Mikro-Nano-Kristalle geben eine Art optisches Warnsignal, wenn das Kompositmaterial durch Belastung zu versagen droht“, erläutert die Doktorandin Xin Jin. Die Veränderung der Leuchteigenschaften von definierten Halbleiter-Mikrostrukturen durch mechanische Beanspruchung, wie wir es für die Zinkoxid-Tetrapoden erstmalig gezeigt haben, könnte auch für viele andere Leuchtstoffsysteme von Bedeutung sein“, ergänzt Professor Cordt Zollfrank, der das Fachgebiet biogene Polymere an der TUM leitet. „Wir erwarten weitere spannende Entwicklungen auf dem Gebiet der ‚self-reporting materials’“.

Kompositpolymere werden in zahlreichen Bereichen eingesetzt – von Zahnimplantaten bis hin zu Raumfahrzeugen. Sie bestehen aus zwei oder mehr Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften, zum Beispiel Silikon und Zinkoxid, die im Materialverbund bessere Eigenschaften haben. Je nach Bedarf können sie besonders leicht, mechanisch robust und preiswert herstellbar designed werden. Professor Rainer Adelung, Leiter der Studie, betont: „Zinkoxidkristalle sind offenbar eine exzellente Komponente für zahlreiche spezielle Kompositmaterialien – auch in Konstruktionen, von deren Stabilität das Überleben von Menschen abhängt.“

Originalpublikation: 

Xin Jin, Michael Götz, Sebastian Wille, Yogendra Kumar Mishra, Rainer Adelung, Cordt Zollfrank (2012): A novel concept for self-reporting materials: Stress sensitive photoluminescence in ZnO tetrapod filled elastomers, Advanced Materials, doi: adma.201203849

Die Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Sonderforschungsbereiche 677 und 855 gefördert.


Quelle:
http://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/30225



Fischer: Geld für Faserforschung

(eingestellt am 29. November 2012)

Der Abensberger MdL Fischer meldet, dass der Freistaat 2013 eine halbe Million zusätzlich für das Forschen an Hightech-Fasern bereitstellt.

KELHEIM. Der Freistaat stellt nächstes Jahr zusätzliche 500.000 Euro für die Forschung an Hightech-Fasern zur Verfügung und unterstützt damit die Kooperation zwischen der Industrie in und um Kelheim und der Technischen Universität München. Dies teilte der Abensberger Landtagsabgeordneten Dr. Andreas Fischer (FDP) mit: Auf seine Initiative, so Fischer habe der Haushaltsausschuss des Landtags am Mittwoch diese „wichtige Weichenstellung für den Faserstandort Kelheim vorgenommen“.

Das Geld sei für 2013 zusätzlich für den Budgetposten „Neue Werkstoffe“ im Haushaltsplan des Wirtschaftsministerium eingestellt worden. Das Geld diene der Erforschung unter anderem von Verfahrenstechniken zur Faserherstellung und Anwendungspotentialen der neuen Fasern und Faserprodukte auf Basis nachwachsender Rohstoffe, so MdL Fischer.

Fürs Forschen an Fasern will der Freistaat investieren. Foto: SGL Carbon


Quelle: http://www.mittelbayerische.de/index.cfm?pid=10063&pk=854925&p=1



Antrittsvorlesung von Prof. Dr. Cordt Zollfrank

(eingestellt am 21. Juni 2012)

Von Kiefern, Käfern und Kadavern: So lautet der Untertitel der Antrittsvorlesung von Prof. Dr. Cordt Zollfrank über Strukturierte Funktionsmaterialien mit biogenen Polymeren am 13.06.2012. Die Vorlesung fand im Dekanatsgebäude des Wissenschaftszentrums Weihenstephan statt. Nach der Begrüßung und Einführung durch den Dekan Prof. Dr. Alfons Gierl führt Prof. Zollfrank das anwesende Publikum in die Unterschiede technisch-relevanter und biologischer Materialien ein.

                  


Anhand des Dürerhasen erklärt er das Prinzip des Biotemplatings, bei dem eine biologische Struktur in gleichaussehendes anorganisches Material überführt wird. Anschließend zeigt er, wie sich diese Technologie auf Holz anwenden lässt, um die gesamte Struktur des Holzes und der Zellwände nach der Umwandlung bis hinab auf die Nanoskala zu erhalten. Ein ähnliches Vorgehen wurde von der Arbeitsgruppe auch für die Umwandlung der polysaccharid-basierten photonischen Strukturen in den Deckflügelschuppen des brasilianischen Prachtkäfers Entimus imperalis in anorganisches Siliciumdioxid entwickelt.


       


Prof. Zollfrank präsentiert dann im zweiten Teil der Vorlesung die aktuellen Entwicklungen des Fachgebietes bezüglich der Verwendung biogener Polymere für die Herstellung neuartiger Biokunststoffe. Dabei wird gezeigt, wie auch hier die Natur als Ideengeber fungieren kann. Nach der Vorlesung werden bei einem Sektempfang mit Imbiss im Kreise der alten und neuen Kollegen sowie von Familie und Freunden die gehörten Sachverhalte erörtert und angewandt aufgearbeitet. Die Mitarbeiter des Fachgebietes Biogene Polymere präsentierten in einer geheimen Kommandoaktion bei der Gelegenheit das neue must-have aus der aktuellen Forschung der fashion-Gruppe.




Energiedispersive Röntgen-Elementanalyseeinheit am Rasterelektronenmikroskop

(eingestellt am 05. April 2012)

Das Zeiss DSM 940A Rasterelektronenmikroskop (REM) des Fachgebiets Biogene Polymere wurde am 28. März 2012 durch die Firma SEM&More mit einer energiedispersiven Röntgen-Elementanalyseeinheit (EDX) Typ 1101 der Firma Röntec ausgestattet. Diese ermöglicht die ortsaufgelöste Analyse der chemischen Zusammensetzung einer Probe. Das Gerät wird vom wissenschaftlichen Personal zur Forschung wie auch von Studenten zu Ausbildungszwecken genutzt.


Herr Jörg Dörrstein (Masterarbeiter) am REM Zeiss DSM 940A mit Röntec 1101 EDX des Fachgebiets Biogene Polymere.


Mikrostrukturierungsgerät GeSiM µCP3.0

(eingestellt am 07. März 2012)

Am 1. März 2012 wurde am Fachgebiet Biogene Polymere ein Mikrostrukturierungsgerät der Firma GeSiM - Gesellschaft für Silizium-Mikrosysteme mbH installiert. Das Gerät ist ein Unikat und speziell auf die vielfätigen Forschungsbedürfnisse des Fachgebiets zugeschnitten. Es beherrscht die Techniken Mikrokontaktdruck (µCP) und Nano-Imprintlithographie (NIL), hochpräzise Formen des Stempel- und Prägedrucks. Ausserdem ermöglicht es das Herstellen von gerichteten Strukturen mittels fließendem Druckgut (MicCell). Optionen zur Heizung der Drucksubstrate und zur Vernetzung mit Licht im ultravioletten Bereich des Spektrums vervielfachen die Möglichkeiten der Materialstrukturierung. Somit können aus Polymeren Objekte mit Strukturgrößen bis hinunter in den 100 Nanometer Bereich erstellt werden. Die Herstellerfirma ist 1995 aus dem Forschungszentrum Dresden - Rossendorf (FZD) hervorgegangen und arbeitete bei der Entwicklung des Geräts eng mit Prof. Dr. Zollfrank zusammen. Das Gerät wurde freundlicherweise von der DFG im Rahmen des Projektes ZO113-14/1 finanziert.


Mikrostrukturierungsgerät GeSiM µCP 3.0 mit Fotovernetzung, Heiztisch und automatisierbarem Druckablauf.


Elektronenmikroskop am Wissenschaftszentrum

(eingestellt am 19. Dezember 2011)

Im Fachgebiet Biogene Polymere der Technischen Universität München, Prof. Dr. Cordt Zollfrank, wurde am 13. Dezember 2011 ein Rasterelektronenmikroskop (REM) installiert. Das REM wurde Herrn Prof. Zollfrank freundlicherweise von der Firma Redco N.V., Belgien, zur weiteren Verwendung zur Verfügung gestellt und konnte mit Mitteln des Wissenschaftszentrums nach Straubing geholt werden. Das REM stellt ein wichtiges Instrument zur Mikrostrukturanalyse dar und wird in Zukunft auch in den Ausbildungs- und Lehrbetrieb integriert werden. Damit erhalten die Studierenden und Mitarbeiter die Möglichkeit, an dem Gerät selber in die Welt der Mikrostrukturen einzutauchen. Mit den anvisierten Erweiterungen für die Forschung ergibt sich daraus ein vielseitiges Forschungsinstrument, mit dem eine Vielzahl an Mikrostrukturanalysen für Biokunstoffe möglich wird.


Abholung des Geräts in Kapelle-op-den-Bos (links, im Bild: Herren Daniel Van Opdenbosch und Wim Saenen) und aufgestelltes Gerät im Wissenschaftszentrum Straubing (rechts).