Forum Junge Spitzenforschung 2022
Zukunft der Materialien und Materialproduktion

Bewerben bis: 31. Oktober 2022 | Finale & Netzwerkveranstaltung: 22. November

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Are you a material girl (m/f/d)?

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Life in plastic, it's fantastic?

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Marmor, Stein und Eisen bricht.

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Don't you know it's toxic?

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Nie wieder 99 Luftballons!

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Zukunft der Materialien und Materialproduktion

Die Zukunft der Materialien und ihrer Herstellung entsteht jetzt – in den Händen junger exzellenter Forschenden. Im Rahmen des Forum Junge Spitzenforschung suchen wir nach Nachwuchswissenschaftler:innen, welche an neuen Materialien und Herstellungsverfahren forschen und die Zukunft mitgestalten wollen. Ihre angewandten Forschungsideen legen nicht nur den Grundstein für Produkt- und Dienstleistungsinnovationen von morgen, sondern begegnen auch den großen gesellschaftlichen Herausforderungen.

Materialien und Materialgewinnungsprozesse der Zukunft bieten signifikante Vorteile gegenüber den Status Quo heutiger Materialien und leisten gleichzeitig einen Beitrag für eine lebenswerte und gerechte Zukunft.

In diesem Sinne bedeutet die Zukunft der Materialien und Materialproduktion…

Effizienz

Gegenüber heute verfügbaren Materialien bietet die neue Generation einen Zuwachs an Leistungssteigerung. Ob flexibler, energieleitender, strahlender, responsiver, besser abbaubar… die Liste lässt sich so weiterführen. Die Kosten dieser neuen Materialien sinken, denn in ihrer Herstellung lassen sich dank neuer Verfahren Kosten einsparen oder Rohstoffe optimaler ausnutzen.

Haltbarkeit

Neue Materialien lassen sich durch ihre erhöhte Haltbarkeit in langlebigeren oder sogar neuartigen Produkten verwenden. Eine größere Beständigkeit gegen (physischen) Stress, Hitze, Kälte, Luft und/oder Feuchtigkeit zeichnet die neue Generation von Materialien aus und legt den Grundstein für zukünftige Innovationen.

Smartness

Materialien sind schon heute häufig mehr als nur ein reiner Baustoff. Smarte Materialien sind Innovationstreiber, z.B. wenn sie Impulse aus der Natur aufnehmen (Bionische & Adaptive Materialien), unverzichtbar für eine vernetzte Gesellschaft sind (Künstliche Intelligenz) oder sich in ihren Eigenschaften ansteuern und verändern lassen, z.B. durch Licht.

Neue Eigenschaften

Richtig innovativ werden neue Materialien häufig, wenn sie gegenüber dem Stand der Technik neue Eigenschaften, Herstellungsverfahren oder Einsatzmöglichkeiten aufweisen. So z.B. revolutionierte der 3D-Druck die Materialtechnik. Anwendungen, die bestimmte Materialien voraussetzen, werden mit neuen Eigenschaften flexibler einsetzbar. Teilweise führen neue Materialeigenschaften sogar zu disruptiven Produkt- und Dienstleistungsinnovationen, bspw. wenn eine zuvor nicht vorhandene Hitzebeständigkeit auf einmal die Anwendung in heißen Biomen ermöglicht.

Fairness & Soziale Gerechtigkeit

Eine gerechte und lebenswerte Zukunft für alle bedeutet Verantwortung und verantwortungsbewusste Produkt- und Dienstleistungsinnovationen beziehen die ganze Wertschöpfungskette mit ein. Dementsprechend müssen auch die Materialien der Zukunft fair und sozial gerecht sein. Z.B.: Die Rohstoffe, die für die Produktion benötigt werden, sind weder durch Raubbau noch durch Handel mit menschenrechtsverletzenden Staaten beschafft worden. Menschen- und Tierwohl stehen in Produktion und Beschaffung an vorderster Stelle und Mensch und Tier werden weder finanziell noch gesellschaftlich ausgebeutet.

Nachhaltigkeit

Aufgrund ihrer Eigenschaften trägt die nächste Generation von Materialien dazu bei, dass wir nachhaltiger leben. Kreislauffähige Materialien und eine längere Verwertbarkeit arbeiten gegen den Trend der Wegwerfgesellschaft. Was als Abfall in die Umwelt gelangt, ist idealerweise komplett biologisch abbaubar, ungiftig für die Umwelt und trägt somit zum Erhalt der Biodiversität bei.

Schonung von Ressourcen

Viele Ressourcen auf der Erde sind endlich oder flüchtig. Im Sinne einer weitsichtig handelnden Gesellschaft strebt die Materialproduktion von morgen eine Reduktion von Abfallnebenprodukten genauso wie eine optimierte Verwendung benötigter Ressourcen an, als auch die Herstellung solcher Materialien, die flüchtige Ressourcen wie z.B. Wärme und Energie, besser halten können. Die Verarbeitung geeigneter, idealer Weise nachwachsender, Rohstoffe bei der Herstellung innovativer Materialien leistet einen entscheidenden Beitrag, die Welt für kommende Generationen zu erhalten.

Klimafreundlichkeit & -neutralität

Treibhausgasneutralität bis 2045 ist erklärtes Ziel der Bundesrepublik. Für die Materialien der Zukunft bedeutet dies, dass bei der Herstellung der Ausstoß von CO2 verringert und natürliche CO2-Speicher der Erde geschont (z.B. durch Nicht-Abholzung von Regenwäldern) werden müssen. Besonders klimafreundliche Materialinnovationen binden sogar CO2 und tragen damit sogar aktiv dazu bei, die Klimaziele zu erreichen. Materialien, die Innovationen der Klimawende, wie z.B. in der E-Mobilität, ermöglichen, leisten in diesem Sinne auch einen unschätzbaren Wert für eine klimafreundliche Zukunft.

Gesundheit & Lebensqualität

Den Erhalt und die Steigerung von Gesundheit und Lebensqualität ist ein wichtiges Anliegen einer jeden Gesellschaft. In diesem Sinne sollten die Herstellung und Verarbeitung von Materialien in Zukunft möglichst ungefährlich sein, z.B. indem auf giftige Komponenten verzichtet wird. Innovative Gesundheits- und Lifestyle-Produkte werden oft nur durch unbedenkliche und verträgliche Materialien möglich. Inhärente Eigenschaften innovativer Materialien ermöglichen oft ein Plus an Lebensqualität, beispielsweise wenn Titanschaum als Knochenimplantat nicht nur die gewünschte Stabilität bietet, sondern auch weniger steif als herkömmliches Titan ist.

Inklusion & Gendergerechtigkeit

Bei der Gestaltung einer inklusiven und gendergerechten Gesellschaft können innovative Materialien einen Beitrag leisten. Sei es z.B. die Befähigung von Frauen im Handwerk, weil verwendete Materialien in Produkten und Werkzeugen leichter werden, oder die Unterstützung im Alltag bei Beeinträchtigungen und im Alter durch innovative smarte Technologien, die durch Materialien der nächsten Generation ermöglicht werden.

Versorgungssicherheit

Die stetige Versorgung von Grundbedürfnissen ist eine der großen Herausforderungen der Gesellschaft. Insbesondere im Bereich Energie können Materialien der Zukunft einen wichtigen Beitrag leisten: Materialien, die besser, länger oder effizienter Energie und Wärme erzeugen, leiten oder halten können, bilden das Rückgrat einer sicheren Energieversorgung bei immer steigender Nachfrage und wachsenden Unsicherheiten.