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Werkstoffe und Technologien

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Liechtenstein-Hayek-Saal
Plenary / Panel
in deutscher Sprache

Vortragende

Professor, Institut für Festkörperphysik, Technische Universität Graz Key Note
Professor, Institut für Experimentalphysik, Johannes-Kepler-Universität Linz
Vorstand, Department Metallkunde und Werkstoffprüfung, Montanuniversität Leoben Abstract
Auf der Suche nach den ultimativen Werkstoffen  Vom Atom bis zum Bauteil

Struktur- und Funktionswerkstoffe werden in der Anwendung immer extremeren Belastungen und Bedingungen ausgesetzt. Um neue Werkstoffe zu entwickeln bzw. bereits existierende zu verbessern, müssen in der Werkstoffforschung innovative Ansätze verfolgt werden. Diese beginnen bereits auf atomarer Ebene mit der Modellierung der Eigenschaften. Des Weiteren muss die Wechselwirkung der auftretenden Phasen, die das Gefüge (Mikro- bzw. Nanostruktur) des Werkstoffes bestimmen, verstanden werden. Diese Wechselwirkung, die extrem von der Größe der einzelnen Gefügebestandteile abhängt, bestimmt im Endeffekt die Eigenschaften des Werkstoffes. Aus diesem Grund bedient sich die moderne Werkstoffwissenschaft experimenteller Untersuchungs- und Analysemethoden, deren Auflösung im Bereich von makroskopischer bis atomarer Größenordnung liegt. Beispielhaft wird anhand von neuartigen Hochtemperaturwerkstoffen für Flugzeugtriebwerke und nanokristalline Schichten für Werkszugstähle gezeigt, welche Wege auf der Suche nach ultimativen Struktur- und Funktionswerkstoffen beschritten werden.
Vorstand, Fachbereich Experimentalphysik, Institut für Physik, Karl-Franzens-Universität Graz Abstract
Künstliche Materialien: Von der Natur lernen oder die Natur überlisten?

Der Fortschritt der menschlichen Zivilisation war und ist nach wie vor weitgehend bestimmt von der Verfügbarkeit und Funktionalität von Materialien, wie es schon in den materialbezogenen Bezeichnungen frühgeschichtlicher Epochen zum Ausdruck kommt: Eisenzeit, Bronzezeit etc. Werkstoffe und ihre gezielte Weiterentwicklung brachten der Menschheit die vermeintliche  Herrschaft über die Natur , führten zur Entwicklung von Werkzeugen und Maschinen, um Muskelkraft zu sparen und um sich vor der Unbill der Naturgewalten zu schützen. Meist waren es  komplexe Materialien wie Holz und Stahl, deren Aufbau und Gefügestruktur bis zur Erfindung moderner physikalischer Analysemethoden weitgehend unbekannt waren. Man veränderte Materialeigenschaften und entwickelte beständige Werkzeuge, ohne die physikalischen Vorgänge im Detail zu verstehen. Die Natur bot uns eine verborgene Vielfalt von Möglichkeiten. Moderne Materialforschung verstand es, die verborgenen Konstruktionsprinzipien der Natur aufzuklären und sie im Detail nachzuahmen ( Biomimetik ). Beispiele sind künstliche Opale und photonische Kristalle. In unerwarteter Weise ergaben sich beim künstlichen Nachbau und bei der Manipulation von Materialien in submikroskopischen Dimensionen neuartige Eigenschaften, die im herkömmlichen Maßstab oder bei Zimmertemperatur sonst nicht beobachtet wurden, wie zum Beispiel eine höhere Steifigkeit und Stromtragfähigkeit von Carbon-Nanoröhrchen gegenüber  handlichem Stahl bzw. Kupfer, Supraleitfähigkeit von normalerweise isolierenden Oxid-Keramiken und elektronische Steuerbarkeit von Halbleiterbauelementen in Dimensionen eines Zehntausendstels des Durchmessers eines menschlichen Haares. Künstliche Materialien eroberten vor nicht mehr als 50 Jahren die Telekommunikation und revolutionierten die moderne Datenspeicherung. Miniaturisierte Strukturen gestatten neuerdings, magnetische Eigenschaften mit elektrischem Strom direkt zu beeinflussen, eine Eigenschaft, die in der Natur sonst nicht beobachtet wird. Oder Metamaterialien erzeugen ungewöhnliche Effekte wie negative optische  Brechung . Somit stehen wir an der Schwelle eines Paradigmenwechsels in der Materialforschung. Man berechnet und konstruiert mit Hilfe der  Materialinformatik und Computermodellen neuartige intelligente Materialien, kann die funktionellen Eigenschaften voraussagen, ohne kostspielige Versuche durchführen zu müssen. Dadurch wird der Wissensfortschritt in der Materialforschung ungemein beschleunigt. Der Riesenmagnetowiderstand, für dessen  Erfindung der vorjährige Physik-Nobelpreis vergeben wurde und der den Markt der heutige Datenspeicherung beherrscht, beruht auf einer intelligenten künstlichen Anordnung herkömmlicher Materialien, die die Natur von sich aus nicht in der Lage war, in dieser Präzision zusammenzustellen und wohl auch in Zukunft nicht wird imitieren können. So wurde der Mensch als ursprünglicher Lehrling der Natur, zum findigen Experten, der seinen Lehrmeister  eben die Natur - sogar überlisten konnte.
Ehemaliger Vizepräsident, Europäisches Forum Alpbach, Wien Chair

Dipl.-Ing. Dr. techn. Günther LEISING

Professor, Institut für Festkörperphysik, Technische Universität Graz

1983 Ph.D., Graz University of Technology
1989 Habilitation in experimental solid state physics
1989 Assistant professor
  Visiting professor (Cambridge, Berkeley, Santa Barbara, Paderborn, Paris, Nantes)
  Pioneering research work on the physics and devices of organic semiconductors
1996 Univ.-Prof. at the institute of solid state physics, Graz University of Technology
  JOANNEUM RESEARCH Inc. in Weiz
  Founder and "father" of the White-LED technology in Austria
  Founder and chief of the company LUMITECH as a Technical University Graz spin-off
1999-2007 Founder and head of the Institute of Nanostructured Materials and Photonics
2000-2005 Senior Vice President, Technology AT&S AG

Dr. Siegfried BAUER

Professor, Institut für Experimentalphysik, Johannes-Kepler-Universität Linz

1980 Studium der Physik an der Universität Karlsruhe
1986 Diplomarbeit in Angewandter Physik
1990 Promotion am Institut für angewandte Physik
1992-1996 Wissenschaftlicher Mitarbeiter/Projektleiter Heinrich Hertz Institut für Nachrichtentechnik Berlin
1994 Forschungsaufenthalte in Montreal (Ecole Polytechnique) und am National Institute of Standards, Gaithersburgh USA
1996-1997 Universität Potsdam
1996 Habilitation an der Universität Potsdam
1997 Berufung an die Johannes Kepler Universität Linz
seit 2002 Leiter der Abteilung "Physik weicher Materie"

Dipl.-Ing. Dr. Helmut CLEMENS

Vorstand, Department Metallkunde und Werkstoffprüfung, Montanuniversität Leoben

1983 M.Sc. Degree in material science from the University of Leoben, Austria
1987 Ph.D. degree in material science from the University of Leoben, Austria. His thesis research concentrated on semiconductor technology
1990 Joined Plansee Aktiengesellschaft in Reutte (Austria) where he was in charge of the research activities on intermetallic materials
1997 Habilitation thesis focused on processing and properties of TiAl based alloys
1998 Became Professor at the Institute for Physical Metallurgy of the University of Stuttgart
2000-2003 Head of the Institute for Materials Research, GKSS Research Center, Geesthacht, Germany, in a joint appointment as full Professor at the Christian-Albrechts University of Kiel, Germany
2003 Joined the University of Leoben, Austria
since 2004 Head of the Department of Physical Metallurgy and Materials Testing

Dr. Ph.D. Heinz KRENN

Vorstand, Fachbereich Experimentalphysik, Institut für Physik, Karl-Franzens-Universität Graz

1969-1977 Physikstudium an der Karl-Franzens-Universität Graz
1977 Promotion sub auspiciis praesidentis
1977-1979 Forschungsstipendiat und Projektmitarbeiter, Karl-Franzens-Universität Graz und Technische Universität Graz
1980-1990 Universitätsassistent an der Montanuniversität Leoben
1989 Habilitation Festkörperphysik
1990-2001 Ao.-Univ. Prof. Institut für Halbleiterphysik der Johannes-Kepler-Universität Linz
2001 Berufung an das Institut für Experimentalphysik der Karl-Franzens-Universität Graz
2004-2008 Leiter des zusammengelegten Instituts für Physik der Karl-Franzens-Universität Graz
2006-2007 Sprecher des Fachausschusses Festkörperphysik der Österreichischen Physikalischen Gesellschaft
seit 2001 Gesellschafter der Fa. I-RED Infrarot-optische Systeme GmbH in Linz
seit 2007 Vizepräsident der Victor-Franz-Hess-Gesellschaft, Graz-Pöllau

Dipl.-Ing. Dr. Erich GORNIK

Ehemaliger Vizepräsident, Europäisches Forum Alpbach, Wien

1963-1968 Studium, Technische Physik, Technische Universität Wien
1968 Diplom, Technische Universität Wien
1972 Doktor, Technische Wissenschaften, Technische Universität Wien
1975-1977 Forschungsaufenthalt, Bell Laboratorien Holmdel, USA
1976 Lehrbefugnis für das Fach "Physikalische Elektronik", Technische Universität Wien
1979-1988 o. Universitätsprofessor für Experimentalphysik, Leopold-Franzens-Universität Innsbruck
1988-1993 C4-Professor für Halbleiterphysik, Technische Universität München
1988-1993 Direktor, Walter-Schottky-Institut, Technische Universität München
seit 1993 o. Universitätsprofessor für Festkörperelektronik, Technische Universität Wien
  Zahlreiche Auslandsaufenthalte und Gastprofessuren
2003-2008 Geschäftsführer, Austrian Research Centers GmbH - ARC