Die Natur nutzt eine begrenzte Anzahl häufig vorkommender chemischer Elemente, um vielfältige Funktionalitäten in biologischen Materialien zu erreichen. Im Gegensatz dazu erfordern künstliche Materialien in der Regel spezifische chemische Zusammensetzungen, die oft nicht nachhaltig sind. Die Natur erreicht diese Funktionalität durch optimierte Mehrskalenarchitekturen in Kombination mit der einzigartigen strukturellen Dynamik des Wassers.
Inspiriert von diesen Wundern der Natur, verfolgt BlueMat den weltweit einzigartigen Ansatz, eine neue Klasse nachhaltiger und interaktiver „blauer“ Materialien zu entwickeln, die ihre Funktionalität aus der Wechselwirkung von Wasser mit multiskalig strukturierter harter Materie beziehen. Das ultimative Ziel ist es, natürliche Prozesse, wie wassergetriebene mechanische Bewegung, kapillargetriebenen Wassertransport, feuchtigkeitsabhängige Farbe oder photokatalytische Wasserspaltung, wie sie in Tieren und Pflanzen, insbesondere Bäumen, zu beobachten sind, nachzuahmen, und um Funktionen zu erweitern, die in der Natur nicht vorkommen, wie z. B. die Kontrolle akustischer und elektromagnetischer Wellen, regulierbare Wärmestrahlung und Speicherung und Erzeugung elektrischer Energie. Zu diesem Zweck werden wir neuartige Effekte von Wasser in räumlich begrenzten Geometrien untersuchen und nutzen, Experimente und Modellierung von der molekularen bis zur Bauteilskala kombinieren und die Lücke zwischen Bottom-up- und Top-down-Fertigungsmethoden schließen. Parallel dazu wird eine künstlerische Perspektive der Wasser-Material-Wechselwirkung untersucht.
BlueMat wirft faszinierende und grundlegend neue wissenschaftliche Fragen auf und verspricht radikal neue Funktionalitäten, die bis hin zur Bauteilebene verfolgt werden, z. B. smarte Fenster und Wärmedämmung für energieeffiziente Architektur und Hydrovoltaik zur Gewinnung elektrischer Energie aus Umweltprozessen und Abwärme. Um dieses Ziel zu erreichen, stützt sich BlueMat auf die außergewöhnlichen Talente eines interdisziplinären Teams aus mehreren Hamburger Forschungseinrichtungen mit herausragender Expertise in den Bereichen molekulare Wasserforschung, Multiskalenmaterialien, Verfahrenstechnik und in verschiedenen Anwendungsbereichen wie Mikromechanik, Fluidik, Photonik, Energiesysteme, Informatik und Kunst.
BlueMat baut auf dem Erfolg des DFG Sonderforschungsbereichs „Maßgeschneiderte Multiskalige Materialsysteme“ auf und nutzt Hamburgs weltweit einzigartiges Ökosystem aus brillanter Röntgenanalytik und Natur- und Ingenieurwissenschaften mit einem starken Fokus auf nachhaltige Technologien. Die siebenjährige Perspektive dieses Exzellenzclusters ist es, Hamburg zu einem weltweit führenden Standort in der Wissenschaft und Technologie wasserfunktionalisierter Materialien zu machen und damit die Geschichte Hamburgs als vom Wasser geprägte Stadt fortzuschreiben und einen Beitrag zum Wohle unseres blauen Planeten zu leisten.
