Funktionswerkstoff

Funktionswerkstoffe zeichnen sich im Unterschied zu Struktur- und Konstruktionswerkstoffen nicht primär durch ihre mechanische Belastbarkeit, sondern vielmehr durch elektrische, magnetische, akustische, optische, biologisch-chemische oder sehr spezielle mechanische Eigenschaften aus, die sich gezielt beeinflussen lassen, um die makroskopischen Eigenschaften eines Bauteils zu verändern. Wenn diese Einflussnahme auch noch am bereits produzierten Werkstoff bzw. Werkstück möglich ist, so spricht man auch von intelligenten Werkstoffen.

Bei Funktionswerkstoffen steht der Verwendungs- und Einsatzzweck (z. B. Korrosionsschutz oder Wärmedämmung) im Vordergrund, nicht die konstruktive Gestaltung von Bauteilen.

Eine spezielle Untergruppe sind die funktional gradierten bzw. abgestuften Materialien (auch Gradientenwerkstoffe; engl. functionally graded materials) bei denen sich die Materialeigenschaft über die Dicke oder das Volumen des Werkstücks ändert.<ref>{{#if:Vorlage:Cite book/URL|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}| |}}}}{{#if:{{#if:

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  }}</ref><ref>siehe auch Functionally graded material in der englischen Wikipedia </ref>

Beispiele

Funktionswerkstoffe sind keiner einheitlichen Stoffgruppe zuzuordnen und können die unterschiedlichsten physikalisch-chemischen Eigenschaften haben.

Beispiele für Funktionswerkstoffe:

Kupfer wird als Leiterwerkstoff verwendet. Seine elektrische Leitfähigkeit und seine Wärmeleitfähigkeit sind sehr gut.
Polymere werden als Isolierstoffe eingesetzt, zum Beispiel zur Isolation elektrischer Kabel und Leitungen.
Keramiken dienen in Kondensatoren als Dielektrikum.
Eisen, Cobalt und Nickel sind ferromagnetisch. Das ist die Grundlage für Magnetwerkstoffe, wie sie beispielsweise in Transformatoren und Elektromotoren zum Einsatz kommen.

Lehre und Forschung

Der Studiengang Funktionswerkstoffe wird in Deutschland an mehreren Universitäten angeboten.<ref> https://www.fuwe.uni-saarland.de/</ref><ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20131029200010

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       | 9 = {{#if: Universität Würzburg Funktionswerkstoffe | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Universität Würzburg Funktionswerkstoffe}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/studium/bachelor_ab_ws1213}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{#invoke:Expr|base62|{{{webciteID}}}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
       | #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!Vorlage:Webarchiv/Wartung/webcitation{{#if:  || }}
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        | web.archive.org = 
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      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/studium/bachelor_ab_ws1213}}
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    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Universität Würzburg Funktionswerkstoffe}}
        | {{#if:  || }} Linktext ungültig.
      }}
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  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
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              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}</ref><ref> <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20080120103101
      | {{#ifeq: 20080120103101 | *
    | Vorlage:Webarchiv/Wartung/Stern{{#if: Zentrum für Funktionswerkstoffe in Clausthal | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Zentrum für Funktionswerkstoffe in Clausthal}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.z-f-w.de/}} }} (Archivversionen)
    | {{#iferror: {{#time: j. F Y|20080120103101}}
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/DatumDer Wert des Parameters {{#if: wayback | wayback | Datum }} muss ein gültiger Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS sein!
         | {{#if: Zentrum für Funktionswerkstoffe in Clausthal | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Zentrum für Funktionswerkstoffe in Clausthal}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.z-f-w.de/}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. F Y|20080120103101}} im Internet Archive{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
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  }}
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  }}</ref> Es gibt verschiedene Fachmagazine, die sich mit dem Thema Funktionswerkstoffe befassen, z. B. die Advanced Functional Materials.

Studiengang Technologie der Funktionswerkstoffe

Im Wintersemester 2006/2007 startete der dritte und letzte Baustein eines Gesamtkonzepts der Universität Würzburg zur Einführung ingenieurwissenschaftlicher Studiengänge – die Technologie der Funktionswerkstoffe. Diese wurde zum Winter 2012/2013 in Funktionswerkstoffe umbenannt. Hierzu wurde der Bachelor- sowie der Masterstudiengang erneuert.

Das Konzept des Studiums resultierte aus einem allgemeinen Bedarf für solche Materialien in vielen Industriebranchen, von der Automobilindustrie begonnen, über den Maschinenbau, die Mess- und Regeltechnik, die Medizin- und Biotechnik bis hin zur Unterhaltungselektronik. Die enge Zusammenarbeit mit der Wirtschaft in der Region Unterfranken hat diesen Bedarf zusätzlich bestätigt.<ref> <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20131029193536

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              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}</ref><ref> <templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20131029185649
      | {{#ifeq: 20131029185649 | *
    | Vorlage:Webarchiv/Wartung/Stern{{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }} (Archivversionen)
    | {{#iferror: {{#time: j. F Y|20131029185649}}
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/DatumDer Wert des Parameters {{#if: wayback | wayback | Datum }} muss ein gültiger Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS sein!
         | {{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. F Y|20131029185649}} im Internet Archive{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
      }}
  }}
      | {{#if:
          | {{#iferror: {{#time: j. F Y|{{{webciteID}}}}}
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       | 16= {{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer }} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{{webciteID}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
       | 9 = {{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }} {{#ifeq:  | [] | [ | ( }}Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y| 19700101000000 + {{#expr: floor {{#expr: {{#invoke:Str|sub|{{#invoke:Expr|base62|{{{webciteID}}}}}|1|10}}/86400}} }} days}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
       | #default= Der Wert des Parameters {{#if: webciteID | webciteID | ID }} muss entweder ein Zeitstempel der Form YYYYMMDDHHMMSS oder ein Schüsselwert mit 9 Zeichen oder eine 16-stellige Zahl sein!Vorlage:Webarchiv/Wartung/webcitation{{#if:  || }}
      }}
    | c|{{{webciteID}}}}} {{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }} (Memento{{#if: {{#if:  | {{{archiv-bot}}} |  }} |  des Vorlage:Referrer}} vom {{#time: j. F Y|{{{webciteID}}}}} auf WebCite{{#if:  | ;  }}{{#ifeq:  | [] | ] | ) }}
  }}
          | {{#if: 
              | Vorlage:Webarchiv/Today
              | {{#if:
                      | Vorlage:Webarchiv/Generisch
                      | {{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg | {{#invoke:WLink|getEscapedTitle|Kooperanten außerhalb von Würzburg}} | {{#invoke:Webarchiv|getdomain|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}} }}  
                 }}}}}}}}{{#if:
    | Vorlage:Webarchiv/archiv-bot
  }}{{#invoke:TemplatePar|check
     |all      = url=
     |opt      = text= wayback= webciteID= archive-is= archive-today= archiv-url= archiv-datum= ()= archiv-bot= format= original=
     |cat      = Wikipedia:Vorlagenfehler/Vorlage:Webarchiv
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     |template = Vorlage:Webarchiv
     |format   = *
     |preview  = 1
  }}{{#ifexpr: {{#if:20131029185649|1|0}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}}{{#if:|+1}} <> 1
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Genau einer der Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive-today', 'archive-is' oder 'archiv-url' muss angegeben werden.|1}}
  }}{{#if: 
    | {{#switch: {{#invoke:Webarchiv|getdomain|{{{archiv-url}}}}}
        | web.archive.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von Internet Archive erkannt, bitte Parameter 'wayback' benutzen.|1}} 
        | webcitation.org = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|Vorlage:FormatDate/Wartung/Error}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner}}
    || {{#if:  || }} URL/Pfad ungültig.
  }}{{#if: Kooperanten außerhalb von Würzburg
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Kooperanten außerhalb von Würzburg}}
        | {{#if:  || }} Linktext ungültig.
      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt Linktext fehlt.
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.matsyn.uni-wuerzburg.de/kooperationen/externe_kooperationspartner%7Carchiv}} |-1
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              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }}</ref><ref>Fraunhofer-Institut für Silikatforschung</ref>

Siehe auch

Intelligenter Werkstoff

Quellen