Neue Designmöglichkeiten für Hochleistungsmaterialien

Dr. Liuliu Han leitet die neue Forschungsgruppe „Hochentropie-Materialien“ am MPIE

Standardmäßig bestehen Legierungen aus 1-2 Hauptelementen und aus kleineren Mengen verschiedener weiterer Elemente. Dieses Legierungkonzept stößt aber an seine Grenzen beim Design von Legierungen für High-Tech Anwendungen, die verschiedene, teils widersprüchliche, Eigenschaften erfüllen müssen. Die Frage ist: Wie lassen sich die Eigenschaften der verschiedenen Elemente optimal nutzen? Hochentropie-Materialien (HEM) liefern eine mögliche Lösung. Um die Eigenschaften aller Elemente bestmöglich zu nutzen, hält man sich bei Hochentropie-Materialien nicht mehr an den Standard aus zwei Hauptelementen und mehreren Nebenelementen, sondern mischt die Elemente in verschiedenen Verhältnissen und schafft so einen größeren Raum für Kombinationsmöglichkeiten.

Um das Potenzial von HEMs zu verstehen und neue Werkstoffe entwickeln zu können, wurde am Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) eine neue Forschungsgruppe gegründet. Geleitet wird die Gruppe von Dr. Liuliu Han. „In den letzten Jahrhunderten waren wir im Materialsdesign sehr beschränkt. HEMs bieten uns nun mehr Möglichkeiten, die wir mit Hilfe moderner Charakterisierungsmethoden wie Atomsondentomographie und  künstlicher Intelligenz ausschöpfen wollen,“ erklärt Han. Dieser Methodenmix aus Designstrategien und Experimenten soll bisher unerforschtes Potential offenlegen.

Ein besonderer Schwerpunkt des Teams liegt auf der Einwicklung nachhaltiger, wiederverwertbarer und langlebiger Materialien. Eigenschaften, die beispielsweise für Hochleistungsmagnete in Elektrofahrzeugen oder Windkraftanlagen relevant sind. Darüber hinaus sollen auch HEMs entwickelt werden, die sich besonders für den Einsatz unter Extrembedingungen eignen. 

Die Forschungsgruppe wird durch den European Innovation Council finanziert.