Das Schülerlabor „sam“ zu Besuch am GaS

An drei Terminen (02.05, 03.05 und 17.05) in diesem Schuljahr war das Schülerlabor sam (Schülerlabor Advanced Materials) der Materialwissenschaften der Universität des Saarlandes bei den MINT-Gruppen der Klassenstufe 7 am GaS zu Gast. Dabei standen vor allem folgende Fragen im Mittelpunkt:

  • Was sind die Materialwissenschaften?
  • Was steckt in einem Handy drin?
  • Woher stammen die im Handy verbauten Rohstoffe?

Frau Pia Kockler, Leiterin des sam, gab uns in einem Vorgespräch einen groben Überblick zu der Bedeutung der Materialwissenschaften und worum es bei unserer Stationenarbeit „Handyrecycling“ gehen sollte.

Wir in Europa, im Saarland, haben einen großen Energiehunger. Kernenergie macht zwar große Mengen an Energie nutzbar, birgt jedoch große Gefahren und das Problem der Entsorgung der radioaktiven Abfallprodukte ist bislang nicht geklärt. Eine alternative Energiequelle wäre die Kohle. Das Saarland, welches nach wie vor Kohlevorkommen hat, baut diese jedoch nicht ab, obwohl die Energie, die in der Kohle steckt, nutzbar gemacht werden könnte. Kohle, die wir u.a. in der Stahlindustrie einsetzten, stammt aus China, denn diese Kohle ist günstiger, obwohl sie aus Fernost verschifft werden muss, da laut Frau Kockler ein Arbeiter in China für seine anspruchsvolle und gefährliche Arbeit unter Tage lediglich 5 € pro Monat verdient. Um die Wirtschaftlichkeit des Weiteren zu steigern, werden die von Kohle befreiten Schiffe auf dem Rückweg mit leeren Plastikflaschen beladen, um aus dem Altplastik in China Kleidungsstücke aus Vlies zu produzieren. Auch dies hat mit Materialwissenschaften zu tun.

Die Materialwissenschaften beschäftigen sich mit extrem vielen Forschungsfeldern. So sind diese federführend Materialien für neue Handygenerationen zu designen. Frau Kockler berichtet, dass derzeit Studenten an Hologramm-Geräten arbeiten, die wie Armbanduhren am Handgelenk getragen werden können, wobei sich das Armband an das Handgelenk anschmiegt. Außerdem wird kein klassisches Display, sondern ein Hologramm verwendet, das nur aus dem Blickwinkel des Handybesitzers eingesehen werden kann. Handies mit „spider-app“ könnten also schon bald der Vergangenheit angehören.

Dank dem Erfindungsreichtum der Materialwissenschaftler werden bereits derzeit manchenorts in den USA anstelle von klassischen Beamern kleine Hologramm-Würfel mit einer Kantenlänge von ca. 2 cm verwendet, die ein Hologramm erzeugen, welches wie ein Whiteboard bedienbar ist. Dies erinnert doch alles sehr an Raumschiff Enterprise J

Ein anderes weites Feld ist das der Nanopartikel. So hat z.B. Nano-Gold andere Eigenschaften als „normales“ Gold, die entsprechend nutzbar gemacht werden können.

Um nur ein paar wenige der unendlich vielen Beispiele zu nennen, soll erwähnt sein, dass Materialwissenschaftler an der Herstellung Künstlicher Herzklappen und Leberstücken arbeiten, Stands für Herzinfarktpatienten herstellen und Roboter zur Reinigung großer Glasfronten nach dem „Geko-Prinzip“ entwickelt haben. Roboter, die ohne Probleme gefahrlos in Schwindel erregender Höhe arbeiten können und bei ihrer Putzarbeit streifenfreie, perfekt saubere Glasfronten hinterlassen. Ein Traum einer jeden Hausfrau ;-)

Es gibt also mit Hilfe der Materialwissenschaften Vieles zu entdecken, zu erforschen und auszuprobieren. Ideen, die heute noch Utopie sind, könntest Du vielleicht mal verwirklichen.

Aber nun zu dem, was die Schüler über das Handy und dessen Bestandteile erfahren haben.

Um zu erfahren, was in einem Handy drinsteckt, gibt es eine einfache Möglichkeit. Man öffnet das Handy und schaut nach. So konnten die Schüler an einer Station ein Handy auseinander bauen. Frau Kockler hat dann bei der Identifizierung von Bauteilen, wie Kondensatoren, Vibrationsgeber, Steuerungsprozessor, Hauptprozessor, … beratend zur Seite gestanden. Am Ende wurden die Geräte wieder zusammengebaut.

An anderen Stationen habe die Schüler Recycling-Methoden kennen gelernt.

Eine Station hat sich mit der Trennung von Kunstoffen mit Hilfe der Dichte beschäftigt. Die Schüler haben mit Hilfe dreier Flüssigkeiten (destilliertes Wasser, Kochsalzlösung und Natriumthiosulfat-Lösung) erfolgreich Kunststoffe voneinander getrennt und identifiziert. Denn hat der Kunststoff eine größere Dichte als die Flüssigkeit, dann sinkt er zu Boden, ist die Dichte des Kunststoffes kleiner, so schwimmt er auf der entsprechenden Flüssigkeit. Da die drei eingesetzten Flüssigkeiten (s. Foto) sich in ihren Dichten deutlich unterscheiden, ist eine Trennung und Identifizierung möglich.

Metallrecycling ist durch magnetische Trennung und Leitfähigkeitsprüfung möglich. Aus diesem Grund haben die Schüler 10 unterschiedliche Stoffe auf deren elektrische Leitfähigkeit und Magnetisierbarkeit geprüft.

Zudem haben die Schüler Rohstoffe einer Rohstoffe-Box mit Auge, Lupe und Mikroskop untersucht, sowie ein Rohstoffquiz gelöst, bei dem sie die Rohstoffe über deren Eigenschaften identifizieren konnten.

Und zum guten Schluss haben die Schüler, die Herkunftsländer der Bauteile eines Handys auf der Weltkarte markiert.

Wer mehr erfahren möchte über den Studiengang „Materialwissenschaften“ oder über das Schülerlabor „sam“ findet Informationen unter http://www.schuelerlabor-sam.de/

Angela Munnia-Scholl