Sprecher für die TUHH: Prof. Patrick Huber, Co-SprecherInnen: Prof. Irina Smirnova, Prof. Christian Cyron
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Biologische Materialien zeichnen sich durch eine einzigartige Vielfalt an Funktionalitäten aus, die durch den Einsatz weniger, aber reichlich vorhandener chemischer Elemente entstehen. Im Gegensatz dazu benötigen technische Materialien für besondere Funktionen häufig seltene und nicht nachhaltig nutzbare chemische Elemente. Die Natur umgeht dieses Problem, indem sie Funktionalitäten durch maßgeschneiderte Mehrskalenarchitekturen realisiert, bei denen Wasser als Arbeitsfluid auf kleinsten Skalen mit seiner einzigartigen strukturellen Dynamik agiert. Inspiriert von diesen Wundern der Natur, verfolgt BlueMat den weltweit einzigartigen Ansatz, eine neue Klasse nachhaltiger „blauer Materialien“ zu entwickeln, die ihre Funktionalität aus der Wechselwirkung von Wasser mit multiskalig strukturierter harter Materie beziehen. Dabei werden wir zunächst Effekte wie wassergestützte Aktorik, Kapillartransport, feuchtigkeitsabhängige Farben oder photokatalytische Wasserspaltung, wie sie in Tieren und Pflanzen zu beobachten sind, nachahmen. Ausgehend davon werden wir die Materialfunktionalitäten der Natur übertreffen, etwa durch Steuerung akustischer und elektromagnetischer Wellen, regulierbare Wärmeemission oder Erzeugung und Speicherung elektrischer Energie. Dazu werden wir neue Effekte nutzen, die sich etwa durch maßgeschneiderte räumliche Begrenzung von Wasser auf der Nanoskala erreichen lassen. Die Experimente werden wir mit Bildgebung und Modellierung von der atomaren Skala bis hinauf zur Bauteilebene begleiten. Durch Kombination von Top-down- und Bottom-up-Methoden werden wir eine skalierbare Produktion ermöglichen. BlueMat wird dabei faszinierende wissenschaftliche Fragen aufwerfen und beantworten. Wir werden Materialien auf eine radikal neue Art funktionalisieren und ihr Potential durch konkrete Anwendungen demonstrieren, z. B. energieeffiziente Fenster oder Hydrovoltaik, die aus Umweltprozessen oder Abwärme elektrische Energie gewinnt. Unser interdisziplinäres Team verfügt über eine einzigartige Expertise, die von der Grundlagenforschung bis hin zu verschiedenen Anwendungsgebieten reicht, z. B. Mikromechanik, Mikrofluidik, Photonik und Energiesysteme. Durch die Einbindung von Künstler*innen schaffen wir eine Umgebung, in der sich Wissenschaft und Kunst gegenseitig inspirieren und so neue Dimensionen der Kreativität erschließen. BlueMat kann auf dem Erfolg des DFG-Sonderforschungsbereichs „Maßgeschneiderte multiskalige Materialsysteme“, sowie auf Hamburgs einzigartigem Ökosystem aus brillanter Röntgenanalytik und Natur- und Ingenieurwissenschaften mit einem starken Fokus auf nachhaltigen Technologien, aufbauen. Unsere Vision ist es, Hamburg zum weltweit führenden Standort in der Erforschung und Entwicklung wasserfunktionalisierter Materialien zu machen. Diese „blauen Materialien“ werden Hamburgs Geschichte als vom Wasser geprägte Stadt fortschreiben und durch ihre Nachhaltigkeit einen wichtigen Beitrag zum Wohl unseres blauen Planeten leisten.
