Entdeckungen in der Werkstoffforschung

In der Werkstoffwissenschaft bezeichnet Entdeckung den erstmaligen Nachweis neuer Werkstoffe, Phasen, Kristallstrukturen oder unerwarteter Eigenschaftsprofile unter definierten Randbedingungen. Entdeckungen können sowohl auf vollständig neuen chemischen Zusammensetzungen (z.B. neue Hochentropielegierungen) als auch auf neuartigen Prozessrouten, Gefügezuständen oder Funktionsprinzipien beruhen (z.B. neuartige ferroelektrische oder supraleitende Phasen).

Traditionell beruhten Werkstoffentdeckungen auf experimenteller Intuition, sequentieller Synthese und Charakterisierung. Moderne Ansätze integrieren hingegen datengetriebene Werkstoffentdeckung, bei der Hochdurchsatzdaten, maschinelles Lernen und ab-initio-Simulationen (z.B. DFT) systematisch zur Vorhersage vielversprechender Kandidaten eingesetzt werden. Dies wird durch kombinatorische Materialentdeckung ergänzt, bei der Zusammensetzungs- und Prozessparameter in Hochdurchsatz-Bibliotheken variiert und parallel charakterisiert werden.

Unter beschleunigter Werkstoffentdeckung versteht man die enge Kopplung von Modellierung, Simulation, automatisierter Synthese, Hochdurchsatz-Charakterisierung und adaptiven, KI-gestützten Designschleifen. Ziel ist, die Zeitspanne von der ersten Hypothese bis zur validierten Werkstoffentdeckung um Größenordnungen zu verkürzen. Für die wissenschaftliche Einordnung von Entdeckungen sind Reproduzierbarkeit, genaue Dokumentation von Synthese- und Prüfbedingungen sowie die statistische Absicherung der berichteten Eigenschaftsverbesserungen zentral.

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