Materialforscher für die Entwicklung zukunftsfähiger Materialien und Technologien

Prof. Alois Loidl studierte Technische Physik an der TU Wien und arbeitete nach der Graduierung zum Diplom-Ingenieur an den Universitäten Frankfurt am Main und Mainz und war Lehrstuhlinhaber an der TU Darmstadt. Im Jahr 1996 wurde Prof. Loidl an die Universität Augsburg auf den Lehrstuhl für Experimentalphysik V mit dem Schwerpunkt „Elektronische Korrelationen und Magnetismus“ berufen. Seit dem prägt er die Material-orientierte Grundlagenforschung in diesem Bereich und veröffentlichte eine Vielzahl von Publikationen. Neben seinen wissenschaftlichen Arbeiten hat sich Prof. Loidl im politischen Leben der Universität aktiv miteingebracht. Er war 8 Jahre Vizepräsident für Hochschulplanung und leitete zuletzt als Ständiger Vertreter des Präsidenten die Universität Augsburg. In dieser Funktion hat er unter anderem das Projekt Augsburg Innovationspark und die Einführung des Studienganges Wirtschaftsingenieurwesen (WING) vorangetrieben.

Prof. Loidl ist außerdem als Sprecher des Transregionalen Sonderforschungsbereichs der DFG TRR 80 „From Electronic Correlations to Functionality“ aktiv. Die Universität Augsburg arbeitet hier eng mit der TU München und dem Max Planck Institut für Festkörperforschung in Stuttgart zusammen. Prof. Loidl ist auch Sprecher eines Chinesisch-Deutschen Forschungsverbundes zum Thema „Elektronisch hochkorrelierte Materialien“. Diese Kooperation wird vom Chinesisch-Deutschen Zentrum für Wissenschaftsförderung gefördert. Weitere Projektbeteiligt an diesem internationalen Projekt sind Wissenschaftler der Zhejiang Universität in Hangzhou, der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Beijing und Wissenschaftler der Universitäten Frankfurt/M  und Augsburg.

Zusammen mit Prof. Dr. Armin Reller (Ressourcenstrategie), Prof. Dr. Sigfried Horn (Physik) und Prof. Dr. Axel Tuma (Wirtschaftswissenschaften) ist Prof. Alois Loidl auch am  Graduiertenkolleg „Ressourcenstrategische Konzepte für zukünftige Energiesysteme“ beteiligt. Hier untersuchen Doktoranden aus unterschiedlichen Fachdisziplinen Fragestellungen zum Umgang mit Rohstoffen und deren Auswirkungen auf das Energiesystem.

Prof. Loidl, Sie sind ausgebildeter technischer Physiker sowie Experte für grundlagenorientierte Materialwissenschaften mit Blick auf Ressourceneffizienz. Wie fördern Sie mit Ihrer Expertise Ressourceneffizienz?

In Produktentwicklung und Produktion werden viele problematische Materialien verwendet. Ich kümmere mich darum, für diese Materialien Substitute zu finden, die funktional genauso gut, aber ökologisch besser verträglich und damit nachhaltiger und ressourceneffizienter sind. Dabei synthetisieren und charakterisieren wir neue Materialien mit bisher unbekannten Funktionalitäten für zukünftige technologische Anwendungen: Dazu zählen Materialien für neue Generationen von Supercaps, Feststoffelektrolyte für Batterien von morgen, Ferroelektrika, die gleichzeitig ferromagnetisch sind, als moderne Funktionsmaterialien oder Materialien mit nanoskaligen Magnetwirbel für zukünftige Speichertechnologien.

Ein Beispiel, an dem wir arbeiten, ist die Substitution von Seltenen Erden, die in Permanentmagneten für alle Elektromotoren verwendet werden, unabdingbar für alle Windkraftanlagen und Garanten einer zukünftigen E-Mobilität. Die Seltenen Erdmetalle werden derzeit vor allem von China exportiert und um von deren Exporten unabhängiger zu werden, suchen wir geeignete magnetische Werkstoffe ohne die Benutzung Seltener Erdmetalle. Im Bereich Ferroelektrika, wichtigen Materialien für Kondensatoren und Sensoren, sind bleihaltige Materialien am besten geeignet. Aus Umweltschutzgründen sollen in Zukunft konkurrenzfähige bleifreie Ferroelektrika zum Einsatz kommen und diese versuchen wir im Labor zu synthetisieren.  Um die Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit der Materialien zu gewährleisten, arbeite ich eng mit Prof. Dr. Armin Reller vom Lehrstuhl für Ressourcenstrategie zusammen.

Welche Kunden oder Kooperationspartner suchen Sie?

Wir arbeiten vor allem mit großen Unternehmen wie beispielsweise BMW oder Schott zusammen, indem wir magnetische oder dielektrische Messungen für angefragte Materialien durchführen. Nach der Charakterisierung der Materialien interpretieren wir die Ergebnisse und beraten die Unternehmen.

Unser Schwerpunkt liegt allerdings nicht auf Auftragsmessungen, sondern vielmehr auf aktuellen Forschungsprojekten, die sehr oft durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft gefördert werden. Ich persönlich bin ein leidenschaftlicher Wissenschaftler, habe bereits zahlreiche Publikationen zu sehr vielen Themen der Materialwissenschaften veröffentlicht und bin immer wieder auf verschiedenen Kongressen unterwegs. Die Thematik der Ressourceneffizienz habe ich zusammen mit Kollegen der Ressourcenstrategie und Ökonomie beispielweise in dem Beitrag „Route to resource-efficient novel materials“ für das Fachmagazin Nature Materials behandelt.

Seit wann beschäftigen Sie sich mit dem Thema Ressourceneffizienz?

Als grundlagenorientierter Materialwissenschaftler habe ich schon früh den Austausch mit anderen Disziplinen gesucht. Vor allem die tiefgehenden Debatten und Diskussionen mit Prof. Reller haben mich für das Thema Ressourceneffizienz sensibilisiert und mein Interesse gestärkt. Zusammen mit Prof. Reller, Prof. Buhl, Prof. Horn und Prof. Tuma habe ich daher schon früh mit entsprechenden Initiativen wie das Institut für Materials Ressource Management und das Bayerische Graduierten Kolleg „Ressourcenstrategische Konzepte für zukunftsfähige Energiesysteme“ begonnen.

Was sind Ihrer Meinung nach die aktuell wichtigsten Herausforderungen im Bereich Ressourceneffizienz für die Zukunft?

Ich sehe vernünftige Speichertechnologien für Elektro-Mobilität als eine bedeutende Herausforderung im Bereich der Ressourceneffizienz. Die Speichertechnologien müssen und werden kontinuierlich weiterentwickelt werden. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Herangehensweisen: Die Unternehmen betrachten in der elektronischen Speichertechnologie vor allem den Aufbau der Elektroden und wir vom Lehrstuhl Experimentalphysik V schauen genau auf die Elektrolyte – also das Innenleben der Speicher. Unser Ziel ist es hierbei geeignete Feststoffelektrolyte als Ersatzmaterialien bisher verwendeter flüssiger Elektrolyte zu finden. Feststoffelektrolyte vermeiden signifikante Nachteile, wie Leckagen und Brennbarkeit flüssiger Elektrolyte.

Insgesamt legen wir in der Ausbildung der Studierenden großen Wert darauf, dass in den modernen Materialwissenschaften Ressourceneffizienz-Gedanken von Anfang an mit berücksichtigt werden.