Jahresbe · PDF file auf der Basis von Eisen Formgedächtnislegierungen, so genannte...

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  • Empa

    CH-8600 Dübendorf Überlandstrasse 129

    Telefon +41 44 823 55 11 Telefax +41 44 821 62 44

    CH-9014 St.Gallen Lerchenfeldstrasse 5

    Telefon +41 71 274 74 74 Telefax +41 71 274 74 99

    CH-3602 Thun Feuerwerkerstrasse 39

    Telefon +41 33 228 46 26 Telefax +41 33 228 44 90

    www.empa.ch

    Jahresberichticht2008

  • 4 Vorwort Die Empa als Netzwerkerin

    6 Forschungsprogramme

    8 Nanotechnologie 10 Adaptive Werkstoffsysteme 12 Natürliche Ressourcen und Schadstoffe 14 Materialien für Energietechnologien 16 Materialien für Gesundheit und Leistungsfähigkeit

    Der wissenschaftlich-technische Bericht

    «Empa Activities 2008/2009» (in Englisch),

    weitere Jahresberichte sowie Informations-

    material sind direkt erhältlich bei:

    Empa

    Abteilung Kommunikation

    Überlandstrasse 129

    CH-8600 Dübendorf

    redaktion@empa.ch

    Inhalt

  • 18 Ausgewählte Projekte

    20 «Intelligente» Eisenlegierungen mit Formgedächtnis 22 «Nanodrähte» aus Farbstoffmolekülen werden zu Gassensoren 24 Wenn der Körper Implantate «schluckt» 26 Der «Fussabdruck» des Güterverkehrs 28 Pilze «zaubern» Stradivari-Klänge 30 Nanopartikel in der Umwelt – eine Spurensuche 32 Impfstoff aus dem Bioreaktor 34 Nachhaltig über den «digitalen Graben» 36 Mit Sonnenlicht und PET-Flaschen gegen Krankheitskeime 38 Metallhydride als «Wasserstoff-Tank» 40 hy.muve – mit Wasserstoffantrieb auf die Strasse 42 Luftmessstation für die Troposphäre 44 Chemische Prozesse im Diesel-Partikelfilter

    58 Zahlen & Fakten

    60 Wissenschaftlicher Output 60 Wissensvermittlung / Technologietransfer 61 Personelles 63 Finanzielles 64 Bau / Betrieb 65 Organe der Empa 66 Organigramm

    46 Empa Inside

    48 International PhD School Switzerland – Poland 49 Marketing 50 Technologietransfer 52 Technologiezentren 54 Wissenschaft im Dialog 56 Empa-Akademie

  • Vorwort

    Von links nach rechts: Peter Hofer, Gian-Luca Bona, Louis Schlapbach

  • Prof. Dr. Louis Schlapbach Direktor bis 31. März 2009

    Dr. Peter Hofer Direktor a.i.

    Dr. Gian-Luca Bona Direktor ab September 2009

    Das Jahr 2008 stand bei der Empa im Zeichen des«institutionellen Netzwerkens» – der vermehr-ten Zusammenarbeit mit wesentlichen Akteu- ren aus Forschung und Industrie.

    So konnte die Empa gemeinsam mit der ETH Zürich eine

    Professur «Bauphysik/Technologie» einrichten, kombi-

    niert mit der Leitung einer Empa-Forschungsabteilung.

    Durch Kooperationsvereinbarungen mit den Universitä-

    ten Zürich, Bern und Fribourg – neben der bereits beste-

    henden mit der Universität Basel – erfolgte eine weitere

    Vernetzung innerhalb der Schweizer Hochschulland-

    schaft.

    Ein weiteres Beispiel für die Netzwerk-Aktivitäten ist das

    nationale Forschungsvorhaben «Wood Fibre 2020», das

    eine nachhaltige Nutzung von Holz als Energie-, Kon-

    struktions- und Chemierohstoff zum Ziel hat. Auf Initia-

    tive der Empa nimmt das Konsortium, an dem sämtliche

    Schweizer Forschungsinstitutionen im Bereich Holz be-

    teiligt sind, Gestalt an: In Vorbereitung sind Professuren

    an der Universität Basel und an der ETH Zürich. Ausser-

    dem hat das Projektteam unter Leitung der Empa und in

    enger Zusammenarbeit mit der Fachhochschule Biel

    beim Nationalfonds ein Gesuch für ein neues «Nationa-

    les Forschungsprogramm» eingereicht.

    Auf dem Gebiet des Wissens- und Technologietransfers

    (WTT), sprich der Umsetzung von Forschungsergebnis-

    sen in marktfähige Innovationen, hat die Empa im ver-

    gangenen Jahr wesentliche Schritte in Richtung eines

    Die Empa als Netzwerkerin

    Innovationsparks am Standort Dübendorf gemacht: Im

    September wurde das Technologiezentrum glaTec eröff-

    net, das die Ansiedlung von Spin-offs und Start-ups för-

    dern soll. Es wird dabei von der Zürcher Kantonalbank,

    der Standortförderung des Kantons Zürich, den Städten

    Zürich und Dübendorf sowie der Vereinigung glow.das

    Glattal unterstützt. Am Standort St. Gallen unterhält die

    Empa bereits seit 1996 erfolgreich das Technologiezen-

    trum tebo.

    Aber auch die Portal-Aktivitäten der Empa stossen auf re-

    ges Interesse seitens der Industriepartner, die ein echtes

    Bedürfnis nach einfachen, professionellen Kooperations-

    modellen mit Forschungsinstitutionen wie der Empa ha-

    ben – sei es durch gemeinsame Projekte, durch «Anten-

    nen», also durch von der Industrie finanzierte Forschungs-

    gruppen, die direkt auf dem Empa-Areal angesiedelt sind,

    oder durch gemeinsam finanzierte Forschungseinheiten,

    so genannte Public-Private Partnerships (PPP).

    Diese Brückenfunktion zur Industrie, und ebenso zu an-

    deren Forschungsinstitutionen, wird weiterhin einer der

    Schwerpunkte der Empa bleiben. Im September über-

    nimmt der Physiker Gian-Luca Bona die Leitung der

    Empa, nachdem Louis Schlapbach Ende März 2009 den

    Stab ad interim an Peter Hofer übergeben hat. Die Empa

    setzt auch in Zukunft auf Kontinuität: Sie generiert neu-

    es Wissen auf dem Gebiet der nachhaltigen Material-

    technologie und setzt dieses konsequent und wirt-

    schaftsfördernd um.

  • Forschungsprogramme

  • Nanotechnologie

    Umfassende Kompetenzen für die Nanotechnologie

    Das Forschungsprogramm erarbeitet Wissen im Bereich Nanowissenschaften und Nanotechnologie, ohne dabei gesellschafts- und umweltrelevante Aspekte ausser Acht zu lassen. Es profitiert davon, dass an der Empa verschiedene Wissenschafts- und Ingenieurdisziplinen unter einem Dach vereint sind. Um ihre Ziele zu erreichen, konzentriert sich die Empa auf anwendungsrelevante Forschung und Entwicklung, auch «use-inspired research» genannt.

    Analytik zur Materialcharakterisierung im Nanometermassstab Im Jahr 2008 eröffnete die Empa ein Elektro-

    nenmikroskopie-Servicezentrum – eines von

    mehreren so genannten «User-Labs» – und

    rüstete es mit einem modernen Transmissi-

    onselektronenmikroskop (TEM) aus. Ausser-

    dem stellt das «Scanning Probe Microscopy

    User Laboratory» (SUL) internen wie exter-

    nen Anwendern verschiedene Rasterkraftmi-

    kroskope zur Verfügung. Seine Kunden nut-

    zen dabei die exzellente Infrastruktur der

    Empa wie auch die hohe Expertise der For-

    schenden. Die Empa entwickelt – häufig zu-

    sammen mit Industriepartnern – neue Analy-

    tikgeräte, etwa ein Rasterkraftmikroskop

    (AFM, engl. atomic force microscope), das in

    das weltweit schon tausendmal verkaufte

    Physical Property Measurement System

    passt. Das AFM – demnächst von einer

    Schweizer Firma vermarktet – ermöglicht

    Messungen bei Temperaturen zwischen zwei

    und 400 Kelvin und in Magnetfeldern bis zu

    neun Tesla. Abgerundet werden die Kompe-

    tenzen der Empa in der Nanoskala-Messtech-

    nologie durch eine Theoriegruppe, die mit

    Hilfe eines leistungsfähigen Computerclus-

    ters Modellrechnungen durchführt. Ziel ist

    die dadurch beschleunigte Entwicklung

    massgeschneiderter Materialien.

    Mit Hilfe einer Computer- simulation lässt sich berechnen, wo sich ein Molekül auf einer Oberfläche am liebsten niederlässt. Diese Information ist hilfreich, um neue Nanostrukturen zu entwerfen und Nano- bauteile zu konstruieren.

  • 08 | 09

    Kontakt

    Prof. Dr. Hans Josef Hug hans-josef.hug@empa.ch

    Risikoanalyse in Sachen Nanotechnologie Parallel zu ihrem Engagement in der Ent-

    wicklung von innovativen Materialien mit

    durch Nanotechnologie verbesserten Eigen-

    schaften erforscht die Empa gleichfalls die Ri-

    siken, die von der Nanotechnologie ausge-

    hen könnten. Im Fokus stehen vor allem

    langlebige Nanopartikel, insbesondere ihre

    Auswirkungen auf menschliche oder tieri-

    sche Zellen sowie auf Gewebe. Neben den to-

    xikologischen Fragen interessieren auch das

    Verhalten der Nanopartikel in der Umwelt so-

    wie die gesellschaftlichen Aspekte der Nano-

    technologie.

    einzelnen Atomen oder Molekülen aufzu-

    bauen, molekulares Lego sozusagen. Voraus-

    setzung für das gezielte Manipulieren einzel-

    ner Atome oder Moleküle ist die Rastersen-

    sormethode; allerdings lassen sich damit nur

    Prototypen herstellen, für die Produktion

    grösserer Mengen müssten andere Technolo-

    gien, zum Beispiel Prozesse der genannten

    Selbstorganisation, entwickelt werden.

    Von Materialien zu Komponenten und Geräten Die Empa stellt nicht nur Materialien mit ver-

    besserten Eigenschaften her, sie entwickelt

    auch bekannte Fabrikationsmethoden weiter,

    um damit neue Anwendungsgebiete zu er-

    schliessen. Etwa einen Plasmareaktor zur Be-

    schichtung von Textilien. Mit der Plasma-

    technologie, bislang eingesetzt zur Herstel-

    lung von Hartstoffschichten auf Werkzeugen

    oder magnetischen Schichten für Sensoren

    oder Harddisks, lassen sich nun auch textile

    Fasern mit speziellen optischen, elektrischen

    oder auch antibakteriellen Eigenschaften

    ausrüsten.

    Ein weiteres Produkt aus den Empa-Labors,

    das seine besondere Funktion