Am Erich-Schmid-Institut für Materialwissenschaften der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Leoben suchen Forscher:innen nach neuen Werkstoffen, um die Technologien der Zukunft nachhaltiger und effizienter zu machen. Im von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) geförderten Projekt FunkyMat werden die Kapazitäten des Instituts jetzt erweitert. “Das Projekt ist im Oktober 2024 gestartet und läuft für zwei Jahre. Unser erstes Ziel ist es, ein System zur Messung physikalischer Eigenschaften (PPMS) anzuschaffen. Damit können wir Materialeigenschaften wie spezifische Wärme, magnetische AC- und DC-Suszeptibilität, oder elektrische und thermische Transporteigenschaften wie den Hall-Effekt, die thermoelektrische Effektivität oder den Seebeck-Effekt direkt hier am Institut untersuchen. Das beschleunigt die Entwicklung neuer Materialien enorm”, sagt die Projektleiterin Andrea Bachmaier.

Das neue Gerät besteht aus einem Kryostaten mit einer supraleitenden Magnetspule und kann starke Magnetfelder von bis zu 9 Tesla erzeugen und damit die thermischen, elektrischen und magnetischen Eigenschaften von Materialien bis in sehr tiefe Temperaturbereiche (1,9 K) messen. Von diesen neuen Möglichkeiten profitiert zum Beispiel die Entwicklung von nachhaltigeren magnetischen Materialien für grüne Technologien, bei der das ESI international eine führende Rolle spielt. Eine andere Forschungsgruppe arbeitet an ‚self-healing‘ Materialien für flexible und tragbare Elektronik , die auf Kunststofffolien realisiert werden können, und freut sich über das Messgerät.

Digitale Materialforschung

“Die Messergebnisse erlauben uns in einem weiteren Projektabschnitt  ab Ende 2025 den Aufbau einer umfangreichen Datenbank, in der alle Informationen zu den Materialien kombiniert werden. Wir haben ja bereits eine Menge Daten über die Mikrostruktur, chemische Zusammensetzung und mechanische Eigenschaften. So können wir die Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Herstellungsprozessen und den Materialeigenschaften nach und nach besser verstehen”, sagt Andrea Bachmaier. Neben der Entwicklung von neuen Materialien kann das PPMS auch genutzt werden, um Veränderungen in Materialien besser zu verstehen, zum Beispiel bei flexiblen, dehnbaren und tragbaren Sensoren, die gute elektrische Eigenschaften besitzen müssen. 

Auf Basis der gesammelten Daten können Computermodelle von Werkstoffen erstellt werden, die virtuelle Experimente mit Simulationen ermöglichen und die Entwicklung neuer Materialien somit nochmals beschleunigen. “Ab 2026 wird die Datenbank einsatzbereit sein, aber wir wollen sie natürlich auch danach laufend erweitern. Mit diesem Projekt schaffen wir die Grundlage für digitale Materialentwicklung, um auch in Zukunft wichtige Beiträge zur Grundlagenforschung auf unserem Gebiet zu leisten”, sagt Andrea Bachmaier.