Die Entstehung neuer Materialarchitekturen zur Verbesserung der Qualität und der funktionalen Eigenschaften

Es gibt viele Beispiele für Baumaterialien in der Natur, von bestimmten Holzarten bis hin zu Muscheln, aber diese sind in Bezug auf industrielle Anwendungen noch relativ unbekannt.

Tatsächlich stellen architektonische Materialien als aufkommende Klasse die Gesamtheit aller heterogenen Materialien mit verbesserten spezifischen Eigenschaften dar. Dieser Begriff umfasst somit alle Mikrostrukturen, die morphologisch und/oder nach intelligent vordefinierten Typologien gestaltet sind. 

In die Familie der Baumaterialien können mehrere Architekturtypologien aufgenommen werden, wie z. B.:

• sogenannte „Hybridmaterialien“, bei denen organische und anorganische Rohstoffe nebeneinander bestehen. Diese Synergie bietet somit neue Eigenschaften. Um dies anhand konkreter Beispiele zu veranschaulichen, können diese Materialien zur Speicherung von Wirkstoffen oder zur Übertragung von magnetischer, elektronischer oder photo-physikalischer Energie verwendet werden.
• Materialien mit Zusammensetzungsgradienten (eventuell unter dem englischen Begriff „FGM Functional Graded Materials“ bekannt), zeichnen sich durch ihre einfache Struktur aus, die aus einer allmählichen Entwicklung von einer Oberfläche zur anderen durch eine kontinuierliche Veränderung der Zusammensetzung besteht. Dieses neue Modell zur Herstellung von Teilen ermöglicht den Zugang zu Eigenschaften und/oder Funktionen, die bei der Verwendung herkömmlicher homogener Materialien nicht möglich sein werden.

Der Beitrag architektonisch gestalteter Materialien zur Entwicklung industrieller Anwendungen

Materialien sind Gegenstand zahlreicher Forschungsarbeiten, da, wie bereits erwähnt, ihre Auswahl und die Wahl der Materialien kritische Schritte in der Produktion und im Design darstellen. Heute werden architektonische Materialien zunehmend aus den Labors und der akademischen Welt in industrielle Anwendungen überführt. Tatsächlich ist die Entstehung dieser neuen Materialklasse eine Chance für viele Branchen, die Materialien mit spezifischen Eigenschaften benötigen und auf die Herstellung von „maßgeschneiderten“ Materialien zurückgreifen. Darüber hinaus stellen diese Materialien eine Form von fortschrittlichen Materialien dar, die das Feld der Möglichkeiten abstecken, indem sie insbesondere multifunktionale Dimensionen integrieren und verschiedene Eigenschaften wie Dämpfungseigenschaften, Barriere- und amorphe Eigenschaften, anisotrope Eigenschaften usw. einschließen. Einer der bekanntesten Werkstoffe ist Graphen. Es besitzt viele elektronische, optische, thermische und mechanische Eigenschaften, die eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere im Energiebereich, ermöglichen.