MEM-Modul - Swiss Nano Cube

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Entwicklungspotenzial besitzen zudem nanoporöse Polymerschäume, deren
Herstellung derzeit noch nicht wirtschaftlich gelingt. Bei diesen nanozellulären
Schaumstoffen soll die Grösse der Zellen soweit verringert werden, dass sie der
mittleren, freien Weglänge eines Gasmoleküls entspricht. Dadurch käme ein
Wärmeaustausch, der eine Folge von Zusammenstössen von Gasmolekülen ist, fast
vollkommen zum Erliegen. Die resultierenden Schaumstoffe hätten
Wärmedämmeigenschaften, die denen von Vakuumplatten ähneln, ohne dass ein
Vakuum anzulegen ist. Auf diese Weise könnte die Dämmwirkung eines Schaumstoffs
um mehr als 50 % verbessert oder die benötigte Materialdicke für eine gegebene
Dämmleistung um mehr als die Hälfte reduziert werden.
Folie 7
Kraftstoffeinsparung bei Verbrennungsmotoren
Der Kraftstoffverbrauch wird bei modernen Motoren zu etwa 10 bis 15 Prozent von der
Motorreibung bestimmt. Verantwortlich hierfür sind Reibungsverluste an den bewegten
mechanischen Bauteilen der Motoren. Dies sind neben der Kolbengruppe, bestehend
aus Zylinderwandung und Kolben, die Elemente des Kurbeltriebes (Kurbelwelle, Pleuel
und Lagerung) sowie die Ventiltriebsgruppe mit Nockenwelle und Ventilen. Die
Kolbengruppenreibung verursacht dabei den grössten Anteil der mechanischen
Reibungsverluste. Nanotechnologien können dabei helfen, durch Verminderung der
Reibung Kraftstoffeinsparpotenziale zu realisieren.
Nanokristalline Beschichtungswerkstoffe, aufgetragen auf die Zylinderwand, verringern
Reibung und Verschleiss und damit den Kraftstoffverbrauch. Die Zylinderlaufbahnen
des Aluminium-Kurbelgehäuses werden direkt mit Nanowerkstoffen beschichtet.
Dadurch konnten die bisher notwendigen Laufbuchsen eingespart werden.
Beschichtungswerkstoffe mit eingelagerten Nanokristallen in der Grösse von 60 bis
130 nm auf der Basis von Eisencarbid und Eisenborid führen zu extrem harten und
gleichzeitig reibungsarmen Oberflächen.
Folie 8
Hochfeste Stähle
Beispiele in den Bereichen Stahlkarosserien, dünne Dosenverpackungen und stabile
Brückenkonstruktionen zeigen, wie in der Stahlindustrie durch die Weiterentwicklung
von Legierungen relevante Materealeinsparungen möglich sind. Durch die gezielte
Einstellung des Gefüges kann Stahl in weiten Bereichen den jeweiligen Anforderungen
angepasst werden. So erlauben Stähle mit nanoskaligem Gefüge die Reduktion der
eingesetzten Materialmengen für die jeweils benötigten Zielfestigkeiten einer
Anwendung.
Nutzbare Nanostrukturen werden bei Stahlwerkstoffen meist nicht durch Zugabe von
Nanopartikeln, sondern durch spezielle Prozessführungen bei der Stahlverarbeitung
erzeugt.
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