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Shooting-Star Ein starker Weichmacher der Materie

Ein Shooting-Star seiner Zunft: Martin Kaltenbrunner erforscht in seinem Labor an der Abteilung für Soft-Matter-Physics der JKU die Kunststoffe der Zukunft. Bild: Alexander Schwarzl

Shooting-Star Ein starker Weichmacher der Materie

Der Gmundner Martin Kaltenbrunner forscht an der Hightech der Zukunft.

Von Alfons Krieglsteiner, 08. Oktober 2016 - 00:04 Uhr

Wir leben im Zeitalter der Weichen Materie. Sie ist weder richtig flüssig noch richtig fest, sondern etwas dazwischen. "Soft Matter" heißt der wissenschaftliche Fachbegriff. Mit seinen 33 Jahren ist Martin Kaltenbrunner ein Shooting-Star auf diesem Gebiet. 2014 wurde ihm die Talentförderprämie des Landes OÖ. verliehen.

Der gebürtige Gmundner, Sohn eines Computertechnikers, ist Assistenzprofessor in "Soft Matter Physics", einer von Siegfried Bauer geleiteten Abteilung des Instituts für Experimentalphysik. 2012 hat er das Doktoratsstudium abgeschlossen, ging dann als PostDoc an die University of Tokyo. 2014 kehrte er zurück an die JKU, wo er sich heuer habilitiert hat. Mit seiner Gattin und den beiden Töchtern lebt er in Linz.

"Alles Lebendige in der Natur ist im wesentlichen Weiche Materie", sagt Kaltenbrunner. Typisch für sie ist ihre Zusammensetzung aus großen Molekülen (=Polymeren). Da hat es die Natur zur Perfektion gebracht. Ihr Meisterstück ist ein "wassergefülltes Polymernetzwerk", komplex genug, um Bewusstsein hervorzubringen: das menschliche Gehirn.

Im Gegensatz dazu sind die meisten Maschinen steif und hart. Der Trend geht dahin, sie "weich" zu machen, fusioniert mit Elektronik, um damit näher an das natürliche Vorbild heranzukommen. Durch hohen Wasseranteil wird dabei aus einem festen Substrat eine dehnbare, elastische Masse – ein Hydrogel. Ein Beispiel sind moderne Kontaktlinsen: Ihr Wasseranteil liegt bei 40 Prozent.

Kaltenbrunner forscht aber an einer Weichen Materie, die ihrem Namen alle Ehre macht: Hydrogele, die bis zu 99 Prozent aus Wasser bestehen. So ein "robustes Wasser" funktioniert nach dem Vorbild von Quallen, die auch nur zu 5 Prozent aus festem Stoff bestehen. Daraus lässt sich eine neue Generation elektronischer Materialien fabrizieren, die direkt am Körper getragen werden.

Sensoren auf der Haut

Kaltenbrunners Fach, für das er im neuen Linz Institute of Technology ein Labor vorschlägt, ist die "Weiche Elektronik" (=Soft Electronics"). Die Absicht dahinter? "Wir wollen große Bereiche des Körpers mit zusätzlichen Funktionen ausstatten." Möglich macht’s ein "Gummiband" fast nur aus Wasser, mit Elektronik zehnmal dünner als Frischhaltefolie. Eine ideale Hülle zum Aufbringen auf die Haut, in die man Sensoren zur Temperatur- oder Feuchtemessung einlagern kann, oder ein Arznei-Reservoir: "In unserem Labor können wir bereits 10 mal 10 Zentimeter große Prototypen herstellen."

Doch Kaltenbrunner schweben viel größere Dimensionen vor: Folien im Quadratmeterformat, seriell in einer Art Druckerpresse hergestellt: "Wir arbeiten dabei schon mit der Industrie zusammen." Die neue Technik heißt 3D-Meod. Mit ihr lassen sich dreidimensionale Spritzgießteile für Haushaltsgeräte und Autos herstellen, in die elektronische und sensorische Funktionen integriert werden. So entstehen hauchdünne, flexible Bedienoberflächen mit druckempfindlicher Tastatur. Diese kann man auch auf die Kleidung auftragen und eines Tages sogar direkt auf die Haut – als Recyclingprodukte, die ständig ersetzt werden.

Inspirieren lässt sich Kaltenbrunner von der Science fiction: "Ich war ein großer Fan der Star-Trek-Serie und bin eigentlich erst dadurch, wie viele Kollegen auch, zum Physik-Studium gekommen." Was er von Mister Spock & Co. gelernt hat? "Dass Naturwissenschaft immer auch einen Praxisbezug haben muss." Das gelte nicht zuletzt für die Medizintechnik der Zukunft, "durch die man sich selbst diagnostizieren und seine Körperfunktionen überwachen können wird". So gewinnt man harte Fakten – über die "weiche Materie", aus der wir bestehen.

 

Aushängeschilder der JKU

 

Doris Weichselbaumer: Die "Gleichgestellte"Sie leitet das Institut für Frauen- und Geschlechterforschung und wurde 2014 mit dem Staatspreis für Frauenforschung und Gleichstellung in der Arbeitswelt ausgezeichnet. Aufsehen erregte sie mit einer Untersuchung über die Job-Chancen von Musliminnen. Anhand von fiktiven Bewerbungsunterlagen konnte sie nachweisen, dass die Chancen auf einen Job auf vier Prozent sinken, wenn sich die Bewerberinnen mit Kopftuch präsentierten.

 

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