Mikrofon: schwingt mit Graphen deutlich besser (Foto: Esther Stosch, pixelio.de)

Belgrad (pte003/30.11.2015/06:10) –

Forscher an der Universität Belgrad http://bg.ac.rs/en haben mithilfe des Kohlenstoff-Materials Graphen ein Mikrofon gebaut,
das annähernd 32 Mal empfindlicher ist als handelsübliche Nickel-Mikros.
Das entspricht 15 Punkten auf der logarithmischen Dezibel-Skala.
Möglich macht das eine rund 60 Schichten dicke Graphen-Membran. Mit
einer dickeren Membran sollten auch Mikrofone möglich sein, die bis weit
in den Ultraschall-Bereich funktionieren. Allerdings ist der Ansatz
wohl noch zu teuer für den Massenmarkt.

Perfekte Materialeignung

"Angesichts seines geringen Gewichts, hoher
mechanischen Festigkeit und Flexibilität bettelt Graphen förmlich darum,
für akustische Membranen genutzt zu werden", sagt Physikprofessor Marko
Spasenovic. Derartige Membranen sorgen in Mikrofonen dafür, dass
Schallwellen in elektrische Signale umgewandelt werden. Bislang bestehen
diese oft aus Nickel, doch das Belgrader Team konnte zeigen, dass
Graphen eine technische Verbesserung verspricht – speziell stark
empfindlichere Mikrofone.

Die Forscher haben eine Membran aus etwa 60 Schichten
des atomdünnen Kohlenstoff-Materials auf einer Nickelfolie gefertigt und
dieses Trägersubstrat dann weggeätzt. Die reine Graphen-Membran hat das
Team dann in ein handelsübliches Mikro-Gehäuse verbaut. Das
resultierende Mikrofon war bei Frequenzen bis elf Kilohertz (kHz) um bis
zu 15 Dezibel empfindlicher als zuvor mit der am Werk verbauten
Membran.

Besser, aber auch teurer

Eine noch dickere Graphen-Membran könnte sich mehr
dehnen und daher auch im Ultraschall-Bereich jenseits der 20 kHz
funktionieren. Das hat eine Simulation eines Mikrofons mit
300-Schicht-Membran bestätigt. Allerdings bleibt abzuwarten, ob und wann
Graphen-Mikrofone wirklich in den Handel kommen. "Es gibt noch einige
Hürden für die günstige Fertigung von Graphen, also ist unser Mikrofon
eher ein Machbarkeitsnachweis", unterstreicht Spasenovic.

Young Professional Index zeigt Berufschancen auf

Hamburg (pte/12.01.2007/07:30) – Junge Ingenieure können derzeit nicht
über mangelnde Jobangebote klagen. Wie der Personaldienstleister jobs
in time http://www.jobsintime.de/ im Rahmen einer Untersuchung von
insgesamt 2.394 Online-Stellenangeboten herausgefunden hat, suchen rund
70 Prozent der Unternehmen im deutschen Mittelstand nach Absolventen
technischer Studienrichtungen. Der erstmals erstellte "Young
Professional Index" zeigt darüber hinaus eine verstärkte Nachfrage nach
Informatikern und Sozialwissenschaftler auf. Zwischen Nachfrage und
Absolventenzahl liegen jedoch oft große Unterschiede. Viele Studenten
würden Studienrichtungen wählen, obwohl sie noch gar nicht wissen,
wohin sie wollen, so Marcel Uhlemann, Unternehmenssprecher bei jobs in
time, im Gespräch mit pressetext. "Darum ist eines der Ziele, direkt an
die Unis zu gehen, um die Studenten zu betreuen und ihnen zu zeigen, wo
die Nachfrage am Arbeitsmarkt ist", erläutert Uhlemann.

"Es gibt derzeit zwei Entwicklungen: Einerseits werden ältere
Arbeitnehmer stärker nachgefragt und andererseits Young Professionals",
erklärt Uhlemann. Vor allem im technischen Bereich sei der Bedarf
derzeit größer als die Absolventenzahl, immer mehr Studenten würden
aber bereits auf die Ingenieurs-Richtungen abschwenken. Zusätzlich wird
an der Förderung der Studenten direkt an den Universitäten gearbeitet,
zunehmend auch von Unternehmen. Weitere Aufklärungsarbeit bei den
Studenten sei auch im Hinblick auf mittelständische Unternehmen als
Arbeitgeber zu leisten. Im Vergleich zwischen Mittelstand und
Großkonzernen fiel bei der Untersuchung auf, dass vor allem
mittelständische Unternehmen Young Professionals rekrutieren. "Die
Studenten verlieren ein bisschen aus den Augen, dass auch der
Mittelstand interessante Jobs bietet. Es lohnt sich für Young
Professionals, sich diese Unternehmen anzuschauen", so Uhlemann.
Derzeit würde jedoch ein Großteil der Studenten einen Arbeitsplatz in
großen, bekannten Unternehmen anstreben.

Während jedes zweite Stellenangebot für Hochschulabsolventen bei der
Analyse im verarbeitenden Gewerbe zu finden war, kam nur eine von zehn
Ausschreibungen aus dem Handel. Rund ein Viertel der Angebote stammt
aus der EDV-Branche. Gute Einstiegschancen finden sich ebenfalls im
Bereich Produktmanagement sowie im Segment Forschung und Entwicklung.
Uhlemann hätte dagegen mehr Stellenangebote im Dienstleistungssektor
erwartet, so zum Beispiel von Beratungsunternehmen. Auf diesen Bereich
entfielen knapp 18 Prozent aller Anzeigen.

Ein auffallendes Untersuchungsergebnis war neben dem hohen Anteil
gewerblicher Nachfrage auch das deutliche Nord-Südgefälle in den
Ausschreibungen. Während rund 60 Prozent der Stellenanzeigen aus dem
Süden stammten, entfielen auf den Norden Deutschlands nur 7,6 Prozent,
auf den Osten lediglich 2,6 Prozent. Gründe dafür sind nach Ansicht
Uhlemanns einerseits die im landesweiten Ranking vorne liegenden
Universitäten im Süden sowie die große Anzahl der dort angesiedelten
produzierenden Unternehmen. Knapp drei Viertel der Unternehmen in
Bayern oder Baden-Württemberg suchen nach Ingenieuren, Firmen im Norden
Deutschlands dagegen eher nach Wirtschafts- und Sozialwissenschaftler.

Neben berufsspezifischen Informationen setzen Unternehmen bei
Berufseinsteigern zunehmend auf soziale und sprachliche Kompetenz.
Selbstständigkeit, Kommunikationsstärke und Verhandlungsgeschick zählen
für 80 Prozent der Unternehmen zu den erwünschten Qualifikationen. 65
Prozent erwarten Fremdsprachenkenntnisse. Der Young Professional Index
analysiert die Berufschancen von Hochschulabsolventen innerhalb
Deutschlands und wird quartalsweise erstellt.

"Elementarprozesse der Organischen Photovoltaik"
Pressemitteilöung der DFG zum Zukunftspreis 2011
 SeitenanfangOrganische Elektronik
 .Gruppenphoto des CS3-Treffens 2012 

 Die organische Photovoltaik und etwas breiter gefasst die organische Elektronik waren auch Thema des vierten „Chemical Sciences and Society Symposium“ (CS3) im September 2012 in der amerikanischen Stadt San Francisco. 30 Spitzenwissenschaftlerinnen und Spitzenwissenschaftler aus China, Deutschland, Japan, Großbritannien und den USA berieten bei ihrem Zusammentreffen über den Forschungsbedarf und die Visionen auf diesem Gebiet sowie deren Auswirkungen auf die Gesellschaft.

„Organische Elektronik ist nachhaltig, weil sie keine knapp werdenden Ressourcen verbraucht und kein schwer recycelbarer oder gar toxischer Elektronikschrott entsteht, sondern die Bauteile einfach entsorgt werden können“, erklärt Peter Bäuerle von der Universität Ulm, der als Delegationsleiter der deutschen Chemiker in San Francisco war. Bäuerle hatte schon am ersten CS3-Treffen in Deutschland teilgenommen und als langjähriger Kooperationspartner und Mitantragsteller in dem von Karl Leo initiierten Schwerpunktprogramm zu dem aktuellen Weltrekord für organische Solarzellen von Heliatek beigetragen. „Wir in Ulm synthetisieren neue Substanzen, die in Dresden dann im Labor-Maßstab getestet werden. Der Weg bis zum Prototyp oder gar dem Produkt ist dann jedoch immer noch sehr weit“, berichtet Bäuerle. Neue Materialien und damit Grundlagenforschung in der Chemie hält er für den Schlüssel zu noch höheren Wirkungsgraden, die dann mit Silizium-Technologie mithalten können.

Die Konferenz in San Francisco brachte 2012 auch die Erkenntnis, dass „organische Elektronik siliziumbasierte Systeme nicht unbedingt ersetzen soll, sondern darüber hinaus spannende neue und vor allem nachhaltige Entwicklungen verspricht“. Das sagt Hans-Georg Weinig, der bei der Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) die CS3-Treffen organisiert. San Francisco schloss an die Symposien der Vorjahre in Peking, London und Kloster Seeon an, die zu dem jeweiligen Thema sechs Forscherinnen und Forscher aus jedem der beteiligten Länder zusammenbringen. Eine Kooperation der verschiedenen chemischen Fachgesellschaften mit finanzieller Unterstützung der großen nationalen Förderorganisationen ermöglicht die Symposien. In Deutschland sind das die GDCh und die DFG. „Wo es sinnvoll ist, entstehen aus den Symposien Weißbücher, die sich an Wissenschaft, Politik und Öffentlichkeit richten“, erklärt Weinig. „Das wird auch für das vierte CS3 der Fall sein.“ Alle Weißbücher sowie Informationen zu den Treffen und beteiligten Organisationen finden sich auf der Webseite www.gdch.de/cs3.

Für Peter Bäuerle sind die „Chemical Sciences and Society Symposia“ anregende Tagungen, die auf Basis des heutigen Standes der Technik in die Zukunft blicken: „Das sind stets sehr anregende Gespräche in offener Atmosphäre. Und es ist hochinteressant, die unterschiedlichen Wissenschaftstraditionen und Einstellungen mitzubekommen.“ Bäuerle hält den Stellenwert der Chemie als Schlüsselwissenschaft für die wichtigste Botschaft des Weißbuches zum Treffen 2012: „Das ist in den Köpfen vielleicht unterrepräsentiert, aber diese Wissenschaft steht am Anfang jeder Entwicklung.“ Hans-Georg Weinig formuliert es so: „Jede zukünftig denkbare Anwendung geht auf einen Chemiker zurück, der im Labor die Moleküle so gestaltet, dass die Eigenschaften stimmen.“ Dabei befinde sich gerade die organische Chemie im Wandel: „Wichtige Felder sind nach wie vor die sogenannte stereoselektive Synthese von Naturstoffen, Strukturnachweise riesiger Moleküle und deren pharmakologische Wirkung. Das war lange sozusagen die Königsdisziplin. Heute braucht die organische Synthese aber auch Leute, die sich detailliert mit elektronischen Eigenschaften auskennen.“ Diese Sparte sei im eigenen Fach eher unterrepräsentiert, doch entsprechend ausgebildete Absolventen gingen „weg wie warme Semmeln“.

Zu den spannenden wissenschaftlichen Ausblicken, die die Tagung in San Francisco brachte, gehören OLED-Folien, die leuchtende Akzente in der Architektur setzen oder die Innenräume von Autos beleuchten, während organische Solarfolien auf den Autodächern die Elektrizität hierfür liefern. Das Brainstorming der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler führte auch zu innovativen Vorschlägen wie implantierbare Plastikchips, die Diabetikern nach Bedarf Insulin verabreichen, künstliche Haut, die Druck in elektrische Signale umwandelt und weiterleitet, oder Sensoren, die die Stimmung von Menschen analysieren können. Laut Peter Bäuerle ist das allerdings „wirklich Zukunftsmusik – die Ansätze basieren jedoch alle auf synthetischen molekularen Stoffen, die unbegrenzt zugänglich und mithin nachhaltig sind“.

„Für den Erfolg am Markt müssen die bereits verfügbaren Materialien vor allem noch günstiger werden“, ergänzt Hans-Georg Weinig. „Die internationale Forschung ist jedoch so stark, dass sich richtige Hits abzeichnen.“ Er verweist auch auf die bereits eingesetzte OLED-Technologie im Smartphone-Bereich und die inzwischen rund zwei Quadratmeter großen TV-Monitore: „Diese Displays sind nur noch vier Millimeter dünn und extrem brillant in der Darstellung.“ Auch druckbare Schaltkreise, die auf organischen Materialien beruhen, sind laut Weinig attraktiv. Überall, wo wie bei RFID-Chips mit Warenkennungen auch kürzere Lebensdauern akzeptabel sind, sei der Verzicht auf das sehr energieintensive Silizium denkbar.

All diese Ideen basieren auf erfolgreicher und auch ausreichend geförderter Grundlagenforschung, wie Bäuerle betont: „Derzeit haben wir in Europa eine große Expertise auf diesem Forschungsfeld. Um auch in Zukunft international konkurrenzfähig zu bleiben, müssen wir uns allerdings anstrengen und dringend weitere Forschungsprogramme auflegen.“

„Die großen Projekte unserer Gesellschaft –
wie die Energiewende oder die Mobilität der Zukunft – können nur
gelingen, wenn Wissenschaft und Wirtschaft sich intensiv austauschen und
eng zusammenarbeiten. Klares Ziel sind innovative Technologien – die
gleichzeitig nachhaltig und bezahlbar sind. Ich freue mich, dass wir
auch in diesem Jahr bei der Hannover Messe solche Verfahren vorstellen
können, die Forscherinnen und Forscher des KIT gemeinsam mit
Industriepartnern oder in Start-ups entwickelt haben“, sagt der
Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka.

Stationäre Energiespeicher: Assemblierung von Batteriepacks

Stationäre Speichersysteme spielen für
künftige Energiesysteme mit einem hohen Anteil an fluktuierenden
erneuerbaren Energien wie aus Solar- und Windkraft eine entscheidende
Rolle. Sichere, hoch leistungsfähige und gleichzeitig kostengünstige
Speicher sind wesentliche Bausteine für das Gelingen der Energiewende –
und ein zentrales Thema des KIT. So haben die Wissenschaftler unter
anderem ein innovatives Produktions- und Assemblierungskonzept für
modulare, skalierbare Batteriepacks entwickelt. „Mit der
robotergestützten Produktionslinie können wir Batteriezellen zuverlässig
und effizient verschweißen. Dabei liegt der Fokus sowohl auf der
konstanten Prozessqualität als auch auf der Geschwindigkeit und
Flexibilität“, sagt Dr. Olaf Wollersheim vom Projekt Competence E am
KIT. Eine Gesamtschweißdauer von weniger als einer Minute pro
Batteriepack mit acht Rundzellen macht den optimierten Prozess auch
wirtschaftlich interessant. Die Batteriepacks lassen sich dann zu
Systemen mit hoher Speicherkapazität zusammenschalten.

Erneuerbare Energien: umweltfreundliche organische Solarzellen

Organische Solarzellen können der
Photovoltaik neue Märkte erschließen, denn die aus Kunststoffen
bestehenden Solarzellen bieten viele Vorteile gegenüber den
herkömmlichen anorganischen: „Sie sind leicht, mechanisch flexibel und
lassen sich in verschiedenen Farben fertigen. Damit eröffnen sie
vielfältige Anwendungsfelder“, sagt Dr. Alexander Colsmann vom
Lichttechnischen Institut des KIT. Bislang waren für das Abscheiden von
Schichten aus den lichtabsorbierenden organischen Halbleitern jedoch
gesundheitsschädliche Lösemittel erforderlich. Die Forscher des KIT
haben in Zusammenarbeit mit der MJR PharmJet GmbH ein
umweltfreundliches, material- und energiesparendes Verfahren für die
Beschichtung und den Druck organischer Halbleiter entwickelt, das auch
zur Reduzierung der Kosten beiträgt. Die neuartigen erreichen nahezu die
Wirkungsgrade herkömmlicher organischer Solarzellen. Die
Gips-Schüle-Stiftung zeichnete das Projekt im vergangenen Jahr mit ihrem
mit 50.000 Euro dotierten Forschungspreis aus.

Lichttechnik: Druckverfahren für leuchtende Objekte in 3-D

Herkömmliche Leuchtfolien –
Elektrolumineszenz(EL)-Folien – lassen sich leicht auf ebene Flächen
aufbringen, sind aber nur bis zu einem gewissen Grad biegbar. Das am KIT
in Zusammenarbeit mit der Firma Franz Binder GmbH & Co. Elektrische
Bauelemente KG entwickelte Verfahren macht es nun erstmals möglich,
gekrümmte Flächen und dreidimensionale Bauteile direkt mit EL-Schichten
zu bedrucken. „Bei bisherigen EL-Trägerfolien befindet sich das
leuchtende Material zwischen zwei Kunststoffschichten. Das neue
Tampondruckverfahren erlaubt dagegen, es ohne einen Zwischenträger
direkt auf den Gegenstand aufzubringen“, sagt Dr. Rainer Kling vom
Lichttechnischen Institut des KIT. So lassen sich gewölbte Flächen, aber
auch Kugeln unterschiedlichster Materialien vom Papier bis zu
Kunststoffen zum Leuchten bringen. Die leuchtenden Bauelemente könnten
beispielsweise bei Stromausfällen die Sicherheit in Gebäuden erhöhen.
Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind Displays und Armbanduhren oder die
effektvolle Gestaltung von Räumen. Die Kooperation wurde von der
Deutschen Bundesstiftung Umwelt gefördert.

Leichtbau: Automatisierte Prozesskette für das Preforming

Den CO2-Ausstoß und den Energieverbrauch von
Fahrzeugen zu senken, sind zentrale Ziele für Energiewende und
Klimaschutz – und damit auch klare Treiber des Leichtbaus. Für die
serienmäßige Herstellung leichter, faserverstärkter Kunststoffe bietet
das Resin-Transfer-Molding-Verfahren hohes Potenzial, bei dem eine
textile Vorform (Preform) mit einem Kunststoff durchtränkt wird und in
einer Form aushärtet. Das wbk Institut für Produktionstechnik des KIT
zeigt an einem Demonstrator die Automatisierung der Prozesschritte für
die Herstellung einer textilen Vorform. Dabei gilt es, flächige
Textilien in eine komplexe, dreidimensionale Faserstruktur umzuformen.
Als Schlüsseltechnologie für deren Handhabung steht die Entwicklung
eines intelligenten, ressourceneffizienten Greifsystems im Fokus.

Hochleistungskunststoff aus dem 3-D-Drucker: Indmatec GmbH

Hitze und Kälte, Stöße und Reibung: Die in
Fahrzeugen und Fertigungsmaschinen eingesetzten Werkstoffe müssen hohen
Belastungen standhalten. Die Karlsruher Indmatec GmbH hat dazu den
Hochleistungskunststoff Polyetheretherketon, kurz PEEK, fit für die
3-D-Drucktechnologie Fused-Filament-Fabrication gemacht. „Unser eigens
dafür entwickelter Drucker baut schichtweise einen Werkstoff auf, der
besonders temperaturbeständig und mechanisch stabil ist“, sagt
Geschäftsführer Tony Tran-Mai. Das innovative Material ist neben
Automobil- und Maschinenbau auch für die Elektrotechnik- und
Halbleiterindustrie interessant – und für die Medizin, etwa für die
Herstellung von Implantaten oder Prothesen. Mit dieser Entwicklung hat
sich die Ausgründung aus dem KIT als bestes Start-up beim diesjährigen
Venture Capital-Pitch Baden-Württemberg durchgesetzt.

Netzwerk für Nanotechnologie: NanoMat

Materialien in der Nanotechnologie stehen im
Fokus des überregionalen Kompetenz-Netwerks NanoMat mit Geschäftsstelle
am KIT. Zu seinen Mitgliedern zählen Partner aus Industrie und
Wissenschaft, die das Ziel haben, die anwendungsorientierte Forschung in
gemeinsamen Projekten voranzutreiben. Als Bindeglied zwischen Forschung
und Entwicklung fördert NanoMat den Wissens- und Technologietransfer.

Technologiebörse

RESEARCH TO BUSINESS, die Technologiebörse
des KIT, ist mit 90 Technologieangeboten vertreten. Sie zeigt
Innovationen aus dem KIT, aus denen marktfähige Produkte und Verfahren
entstehen können.