Auf der Konferenz zum fünfjährigen Jubiläum des North American Center for Research on Advanced Materials (NORA) diskutierten die Mitglieder die Ergebnisse der Forschungskooperation und zukünftige Schwerpunkte, darunter Biowissenschaften und Katalyseforschung, Digitalisierung und die Zusammenarbeit mit Start-ups. Die Forschungsinitiative wurde von BASF, der Universität Harvard, dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universität von Massachusetts (UMass) Amherst gegründet. Bei der Jubiläumsveranstaltung in Cambridge, Massachusetts, wurde die Verlängerung von NORA um weitere fünf Jahre offiziell bekanntgegeben.

„BASF, Harvard, MIT und UMass Amherst verfolgen einen interdisziplinären Forschungsansatz. Gemeinsam entwickeln wir die nächste Generation von Technologien, um die anspruchsvollen Herausforderungen in den Materialwissenschaften, der Chemie und Biologie zu lösen“, so Dr. Martin Brudermüller, stellvertretender Vorstandsvorsitzender und Chief Technology Officer der BASF. „Um unsere Forschung entscheidend voranzubringen, werden wir uns auf die Digitalisierung konzentrieren und die Zusammenarbeit mit Start-ups in der dynamischen Technologieregion Boston vorantreiben.“

Um die Digitalisierung in Forschung und Entwicklung zu beschleunigen, hat BASF bei der Konferenz seine Mitgliedschaft bei der Forschungsinitiative „Systems that Learn“ (STL) bekanntgegeben. STL wurde vom MIT-Labor für Computerwissenschaften und künstliche Intelligenz (CSAIL) gegründet. Ziel ist, die Entwicklung, Anwendung und Weiterentwicklung von umfangreichen Softwaresystemen zu beschleunigen, die künstliche Intelligenz und lernende Systeme integrieren. Die Mitgliedschaft ermöglicht BASF den Zugang zu bahnbrechenden Forschungsergebnissen im Bereich künstliche Intelligenz, maschinellem Lernen und Datenanalyse, einen frühzeitigen Zugriff auf neue Werkzeuge sowie eine enge Zusammenarbeit mit CSAIL-Forschern.

Entscheidender Fortschritt im Bereich Strukturmaterialien
In den vergangenen Jahren hat NORA zu entscheidenden Fortschritten im Bereich Strukturmaterialien geführt. Die Natur hat solche Materialien perfektioniert. Ein bekanntes Beispiel für ein Leichtbau-Material ist Balsaholz, das sich durch geringes Gewicht und bemerkenswerte Festigkeit auszeichnet. Bei der Zusammenarbeit von BASF und MIT haben Professor Lorna Gibson und Professor Markus Buehler eine Kombination von experimentellen Verfahren und Computersimulationen genutzt, um einen tieferen Einblick in den Aufbau von Balsaholz zu bekommen – von makroskopischen Präparaten über die Ebene der Zellstruktur bis hin zum atomaren Maßstab. Dabei zeigte sich, dass die Festigkeit des Holzes durch Cellulosefasern entsteht, die die Wände der Zellen in einer bestimmten geometrischen Anordnung verstärken.

Auf Basis dieser Erkenntnis entwickelte das NORA-Team Verbundmaterialien mit den Eigenschaften von Balsaholz. Zusammen mit Professor Ryan Hayward von der UMass Amherst bauten die Forscher die kleinen verlängerten Zellstrukturen in Polymerschäumen nach. In einem größeren Maßstab wurde zusammen mit der Arbeitsgruppe von Professor Jennifer Lewis an der Universität Harvard Wabenstrukturen aus Kunstharz mit Hilfe von 3D-Drucktechniken hergestellt, die faserverstärkte Zellwände besitzen wie Balsaholz.

„Die Zusammenarbeit mit BASF stellt uns Forscher an den Universitäten vor neue Herausforderungen, die sich entwickeln, wenn wir neue Wege in Wissenschaft und Technik gehen“, sagt David Weitz, Mallinckrodt Professor für Physik und Angewandte Physik an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences. „Einer der wichtigsten Vorteile von NORA ist, dass die hiesigen Wissenschaftler Gelegenheit haben, sich mit ihrer Kreativität bei der angewandten Forschung einzubringen.“

Durch die Zusammenarbeit bei NORA erhält BASF Zugang zu neuen Forschungsansätzen und sammelt Erfahrungen, die in verschiedene interne Projekte einfließen. „In den kommenden fünf Jahren wird das Verständnis und das zielgerichtete Design auf allen Größenskalen ein Schwerpunkt und eine interdisziplinäre Aufgabe bei NORA bleiben. Dabei beschäftigen wir uns mit neuen Anwendungen in der chemischen Katalyse, Materialien für biologische Systeme oder der Erforschung physikalischer Wechselwirkungen in fortschrittlichen und völlig neuen Materialien wie Metamaterialien", erläutert Dr. Peter Eckes, Leiter des Bereichs Bioscience Research und Repräsentant der BASF-Forschung in Nordamerika. „Wir freuen uns darauf, die Zusammenarbeit mit unseren universitären Partnern weiter auszubauen.“