„Energie“ und „Materialien“ haben eine übergreifende Bedeutung für die zukünftige Entwicklung unserer Gesellschaft. Sie sind auf vielfältige Weise miteinander verbunden, von der Grundlagenforschung bis hin zu realen Anwendungen. Im Rahmen dieses Seminars, das vom 23. bis 27. Oktober 2022 im Physikzentrum Bad Honnef stattfand, standen die großen technologischen Herausforderungen der Energiewende im Vordergrund. Materialien spielen eine zentrale Rolle in unserem zukünftigen Energiesystem: für die Energiespeicherung, die Energieumwandlung, den Energietransport, aber auch bei den besonders energieintensiven Baumaterialien Stahl und Zement. Um neuartige, hocheffiziente Werkstoffe und Verfahren im industriellen Maßstab verfügbar zu machen, ist es zentral, Stoffkreisläufe zu schließen und Recycling zu erleichtern.

Aus wissenschaftlicher Sicht kommt es bei Werkstoffen im Energiebereich auf die Leistungsfähigkeit von Oberflächen, Grenzflächen und Morphologie, die Kontrolle von Phasenübergängen und das Verhältnis dieser Eigenschaften zu den oft anspruchsvollen Bedingungen in Anwendungen an. Ein übergreifendes Thema, das in vielfältiger Weise aufgegriffen wurde, ist das Verständnis der grundlegenden Funktionalitäten und ihrer Stabilität unter Anwendungsbedingungen, das Entdecken, Bewerten und Entwickeln neuer Materialsysteme. Dabei gewinnen Materialien nur dann Relevanz, wenn es gelingt, die technologischen Fähigkeiten zu entwickeln, um neue Materialien und grundlegende Ansätze vom Labor auf die Systemebene zu übertragen. Dies erfordert ein Verständnis aller Prozesse entlang der Systemintegrationskette und ihrer gegenseitigen Abhängigkeiten, um die bisher schrittweise und oft langwierige Entwicklung von der Entdeckung neuer Ansätze bis zu deren Realisierung im System zu überwinden. Hierzu versprechen Hochdurchsatzmethoden – auch über die bisher oft begrenzte disziplinäre Forschung hinweg – und datenwissenschaftliche Ansätze ein großes Potential. Zur beschleunigten Entwicklung von Technologien im Kontext der Energiewende gilt es also, Akteure zu vernetzen, von der Grundlagenforschung bis zur Systemintegration, aber auch über die vielfältigen Bereiche der Funktionsmaterialien und der Materialverarbeitung hinweg, um Synergien zu identifizieren und zu nutzen. In diesem Sinne hat das dieses Seminar „Materials and Energy“ mit seinen 80 Teilnehmern aus mehreren Ländern erfolgreich zur Netzwerkbildung beigetragen. Wir danken der WE-Heraeus-Stiftung für die organisatorische Unterstützung und die Finanzierung des Seminars.

Prof. Dr. Jürgen Janek, Justus-Liebig-Universität Gießen

Prof. Dr. Christof Schulz, Universität Duisburg-Essen