Steigerung der Effizienz von Systemen der Energiewandlung und Energiespeicherung
Dies betrifft die Erhöhung des Wirkungsgrades von Verbrennungsmaschinen über neue Höchsttemperaturwerkstoffe und die Reduktion tribologischer Verluste ebenso wie die Optimierung von elektrochemischen und photovoltaischen Systemen der Energiewandlung. In den letztgenannten Bereichen kommt zunehmend die Nanotechnologie zum Einsatz, nanostrukturierte Oberflächen sind hier ebenso essentiell wie Elektroden- und Elektrolytmaterialien mit nanoskaligem Gefügeaufbau oder Nanoporosität.
Verbesserung der Biokompatibilität und Funktion von medizin- oder biotechnisch eingesetzten Materialien
Die Grenzfläche zwischen biologischen und technischen Materialien kann die biologische Aktivität maßgeblich beeinflussen. Neuartige Materialien mit teils ebenfalls nanostrukturiertem Aufbau ermöglichen Innovationen in Medizin und Biologie, und zwar sowohl in der Diagnostik als auch bei neuen Therapeutika und künstlichen Organen.
Erhöhung der Integrationsdichte und Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Bauteilen der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik
Für die Mikroelektronik und Informations-/Kommunikationstechnik wird der Verbund neue Materialien und neue Materialsysteme entwickeln und bereitstellen, die höhere Integrationsdichten, kostengünstigere Produktionsverfahren oder Verbesserung der Gebrauchseigenschaften ermöglichen. Insbesondere werden Hochleistungspolymere für die Polymerelektronik und die polymere Optoelektronik entwickelt. Zugleich werden die Verfahren der Fehlerdiagnostik so ausgebaut, dass sie mit dem Fortschritt der Miniaturisierung konventioneller Mikroelektronik Schritt halten können.
Erhöhung von Sicherheit und Komfort sowie Reduzierung des Ressourcenverbrauchs in den Bereichen Verkehrstechnik, Maschinen und Anlagenbau
Fortschritte in der integralen Werkstoffmodellierung werden präzisere Crashsimulationen sowie die Nutzung von Leistungsreserven und die genauere Eigenschaftsbewertung von Bauteilen erlauben. Auf Basis einer breiten Palette intelligenter Funktionswerkstoffe entwickelt der Verbund mechatronische und vor allem adaptronische Systeme zur technischen Einsatzreife. Hierfür sind auch neuartige Verfahren der Qualitätssicherung und Zuverlässigkeitsbewertung zu realisieren.
