Wer diesen Blog regelmäßig liest, der hat vielleicht mitbekommen, dass es in der zweiten Jahreshälfte 2013 hier ganz besonders still war. Der Grund: Ich habe ein Buch geschrieben, das vor einigen Tagen erschienen ist. Falls ihr jetzt – als treue Leserinnen und Leser – denkt “Cool, ein Hier-Wohnen-Drachen-Buch, muss ich haben”, dann muss ich euch warnen: Nein, dieses Buch hat nur wenig mit meinem Blog zu tun und wahrscheinlich werdet ihr eine Enttäuschung erleben, wenn ihr das Buch kauft.

Natürlich nicht, weil das Buch irgendwie schlecht wäre – selbstverständlich ist es super! Aber es ist ein Lehrbuch, kein populärwissenschaftliches, und deswegen anders gestrickt als dieser Blog. Das Buch ist aus meinem Vorlesungsskript zu meiner Vorlesung “Funktionswerkstoffe” entstanden – für die Veröffentlichung habe ich aber an Text, Didaktik und Bildern noch einmal kräftig gefeilt, was mich letztes Jahr viele Abende und Wochenenden gekostet hat.

Ach ja – was ist eigentlich ein Funktionswerkstoff? Hat nicht jeder Werkstoff eine Funktion? Werkstoffe werden ja insbesondere eingesetzt, um Lasten zu tragen – euer Auto soll sich nicht durchbiegen, eure Hauswand nicht gleich umfallen, nur weil ein Wolf gegenpustet. Alle Werkstoffe, die man nicht einsetzt, weil sie solche Lasten tragen sollen, kann man “Funktionswerkstoffe” nennen. Häufig verwendet man den Begriff auch für Werkstoffe in der Elektrotechnik, weil viele Funktionswerkstoffe als elektrische Leiter oder Halbleiter oder so eingesetzt werden. So ganz scharf ist der Begriff also nicht.

Bücher über Funktionswerkstoffe gibt es ziemlich viele – warum habe ich noch eins geschrieben? Als ich die Vorlesung das erste mal halten wollte – ich glaube, es war 2002 – habe ich mir die Bücher zum Thema angeschaut. Die meisten hatten einen ähnlichen Aufbau: Am Anfang wurde erst einmal Physik erklärt. Weil man zum Verständnis von Funktionswerkstoffen ziemlich viel Physik braucht, gab es in den meisten Büchern erst einmal einen Kurzabriss zum Thema Elektrodynamik, Quantenmechanik und eventuell auch Thermodynamik – so dicht gedrängt, dass ich diese Abschnitte ziemlich schwierig fand. Erst danach ging es dann an die eigentlichen Funktionswerkstoffe. Als ich mir überlegte, was wohl passieren würde, wenn ich die ersten 4-6 Wochen des Semesters erst einmal einen dichtgepackten Theoretische-Physik-Kurs halte, wurde mir klar, dass ich mich so elegant meiner Lehrverpflichtung entledigen könnte, weil nach 6 Wochen niemand unter den Maschinenbau-Studis noch kommen würde. Das wäre zwar ein netter Zeitsparer, aber nicht wirklich zielführend.

Dann hatte ich eine Idee – wie wäre es, wenn man in jeder einzelnen Stunde ein bisschen Theorie erklärt, die aber gleich nutzt, um eine bestimmte Art von Funktionswerkstoff zu erklären? Für einige Werkstoffgruppen braucht man ja nur ein bisschen theoretisches Physikverständnis, für andere dagegen sehr viel. Ich bastelte mir eine Tabelle, in der ich auflistete, welche physikalischen Prinzipien man braucht, um welche Werkstoffgruppe zu verstehen. Piezoelektrische Materialien zum Beispiel sind Kristalle, die sich in einem elektrischen Feld verformen – um die zu verstehen, muss man ein bisschen was über elektrische Felder wissen und über Atome (um zu verstehen, wieso Kristalle elektrische Ladungen enthalten können), aber nicht viel mehr. Magnetische Materialien brauchen dagegen ein bisschen Quantenmechanik und so schwierige Konzepte wie den Spin – die gehörten also eher nach hinten.

Und so füllte ich eine Tablle, und sortierte die einzelnen Zeilen und Spalten so um, dass mein Konzept einigermaßen aufging. Lediglich an einer Stelle klappte es nicht – der Sprung zum Kapitel “elektrische Leiter” war einfach zu groß. Um die zu verstehen, braucht man ein bisschen Quantenmechanik, man muss wissen, wie Elektronen sich benehmen, wenn man sie in einen Kasten einsperrt, und zwar in drei Dimensionen. Es schien, als würde mein Konzept doch nicht aufgehen, aber dann hatte ich einen Geistesblitz, auf den ich immer noch stolz bin: Farbstoffe!

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Kommentare (35)

  1. #1 JoselB
    17. April 2014

    Da hab ich vor kurzem erst alle Drachen-Artikel mit einem Großteil der Kommentare fertig gelesen und warte fleißig auf neue. Und jetzt gibts es sogar schon das Buch.
    Kommt gleich auf meine Lese-Liste, gleich nach Knuth großem Lebenswerk, mal schauen, wann ich dazu komme… kann sich ja nur noch um Monate/Jahre handeln 🙁

    Und nebenbei: Vielen Dank für den großartigen Blog!

  2. #2 Joseph Kuhn
    18. April 2014

    Gratulation! Möge es möglichst vielen Studierenden weiterhelfen.

  3. #3 Kniffes
    18. April 2014

    Wie läuft bei eBooks im Springer Verlag eigentlich die Vergütung ab? Der Großteil der Bücher ist über viele Uni-Netze (bzw. deren Bibliotheken) ja direkt runterladbar. Gibt es dann eine pauschale Vergütung, per Download / Aufruf oder wie funktioniert das?

  4. #4 rolak
    18. April 2014

    Erstmal Gratulation zum neunten Tagesgedächtnis dieser Ausgeburt langer Arbeit. Ein derart bewegendes Werk, daß es das zu den Amazonen passende OpenSearch-plugin restlos zerreißt – jedoch unerwarteterweise trotzdem sein Gefundenwerden nicht verhindert…

    TeXbook

    Ein echter (IT-)Klassiker, in vielen Bereichen stilbildend. btw: Das Buch-Pröbchen läßt mich ebenfalls sofort an TeX denken, wars das Werkzeug der Wahl?

    dass sie das nicht lernen sollen

    Laß Dich versichern: Ist Studiengang-unabhängig. Weiß gar nicht mehr, wieviele Profs/Dozenten sich nach dem auflockernden Einschub eines Anekdötchens oder einer sonstigen Verzierung zum Einschub eines ‘Das brauchen Sie jetzt aber nicht mitschreiben^^’ genötigt sahen 😉

    an Text, Didaktik und Bildern noch einmal kräftig gefeilt

    Klar, dieses Bild ist ein häufig genutztes – nur ist der bei mir entstehende Eindruck vom Wortsinn geprägt: Nach dieser Art von Bearbeitung ist ja typischerweise weniger da als vorher. Gut, landläufig wird entgegnet ‘da wird das Unnötige aus dem Weg geräumt’ – doch hier geht es ja nicht bzw nicht nur um Kunst, sondern um Verständnis erzeugen sollenden Text, wer entscheidet da, was für wen unnötig ist?
    Ok, mir ist klar, daß die Assoziation hinkt, davon unabhängig findet sie trotzdem (fast) jedesmal statt…

    Die Beschreibung des Aufbaus ist übrigens recht verlockend – Klärung von Grundlagen anhand von praktischen Beispielen, bei denen sie eine Rolle spielen. Insofern spiele ich mit dem Gedanken, es trotz Deiner fürsorglichen Warnung für entsprechende Nachfragen oder zur Anregung für Oberstüfler zum Ausleihen bereitzuhalten. Nachdem es wie bei JoselB in der Leseliste landete (aus der hier allerdings Donald Nichtducks Œuvre schon vor einigen Jahrzehnten (bzw, bei 4A, vor kurzem) auf dem üblichen Weg wieder verschwand und zum umfassenden Nachschlagewerk evolvierte).

  5. #5 MartinB
    18. April 2014

    @Kniffes
    Es gibt eine ebook-Vergütung; wie die bei Unis funktioniert, die ja einfach das entsprechede Verlags-Portfolio als ganzes kaufen, weiß ich nicht. Mir war nur im Vorfeld wichtig, dass sichergsetltt ist, dass die Studis an unserer Uni auf jeden Fall Zugriff haben, ohne bezahlen zu müssen – sonst würde ich mich ja quasi von Studis bezahlen lassen…

    @rolak
    Na klar wurde das geTeXt, und zwar mit einer speziellen TeX-Klasse (bgteubner), die mal ein Kollege für unser Mechanisches-Verhalten-Buch gebaut hat.

    “Laß Dich versichern: Ist Studiengang-unabhängig. …”
    Umgekehrt kann man für viel Unruhe sorgen, wenn man erst was erklärt und dreimal sagt, dass es wichtig ist (ohne Reaktion) und dann sagt “Und weil das so wichtig ist, ist das auch prüfungsrelevant” – dann schreiben plötzlich alle hektisch was auf.

    “zur Anregung für Oberstüfler ”
    Ich denke als Begleitbuch oder Inspiration für OberstufenlehrerInnen eignet es sich schon- nicht zuletzt wegen der Idee, im Haupttext ohne den Begriff der Wellenfunktion auszukommen und nur mit der Aufenthaltswahrscheinlichkeit zu operieren (was gut geht, solange man keine Lösungen der SGL berechnen will).

  6. #6 Dr. Webbaer
    18. April 2014

    Liest sich wie eine faire Einordnung des Buches, es muss nicht schlecht sein, wenn ein Buch so beworben wird,
    MFG
    Dr. W

  7. #7 stone1
    18. April 2014

    Die Idee für den Aufbau klingt toll, aber das Thema ist mir dann doch etwas zu speziell, um 50€ dafür locker zu machen, und ein paar Artikel im Blog sind ohnehin auch noch auf meiner Leseliste.

    Gratulation jedenfalls auch von mir.

  8. #8 MartinB
    18. April 2014

    @stone1
    Genau deswegen die Warnung (weil ich mir gut vorstellen kann, dass jemand sich ärgert, wenn er ein Buch mit meinem namen drauf sieht und dann ein Lehrbuch findet) – und immerhin gibt es ja ein Probekapitel für lau.

  9. #9 Turi
    18. April 2014

    Klingt wie eine super Buch, und da ich meine Funktionsmaterialienvorlesung schon vor 2 Jahren gehört habe, wäre das wohl auch eine gute Auffrischung 🙂

    Muss ich mir das mal als Geburtstagsgeschenk vormerken, wenn ich es nicht schaffe über die Uni zugriff zu bekommen.

  10. #10 MisterKanisterKnister
    18. April 2014

    Achso, ist das über so Metall das sich bei erhitzung verformt?? Das wird auch benutzt um aneurismen in der Aora abzudichten, kommt kalt über einen Schlauch rein, und weitet sich dann automatisch wegen der Körperwärme. Coole Sache !

  11. #11 Bjoern
    18. April 2014

    Gratulation! 🙂

  12. #12 Wilhelm Leonhard Schuster
    19. April 2014

    @Mister Kanister Knister !Das mit den “Knister” Folgen von Temperaturen in ” Hirn ” oder Metall, ist gar nicht so einfach zu Klären, sowie zu Erklären bzw.zu Erkennen,so man in Praxi geht!.

    Einst hatte ich” Magnettonköpfe ” zu bauen und zu konstruieren bzw. zu Entwickeln.
    Dafür ist ein magnetisch “weiches” Material notwendig, das, gleichzeitig, wegen des “Drüber laufenden Bandes”, abriebfest,
    also hart sein muß.

    Als Lehrbub (Lehrling)(heute Auszubildenter),hatte ich
    irgend etwas über den Härtevorgang von Stahl gelernt,
    (aus einem guten Lehrheft für Frontsoldaten)
    und damals einen Vortrag, vor der Klasse, über das Thema “Härten von Stahl”gehalten.
    Stahl, so hatte ich in Erinnerung, ist ab einer bestimmten Temperatur amorph und magnetisch neutral.
    Bei rascher Abkühlung kristallisiert der Stahl und die dabei entstehenden Spannungen im Zusammenwirken mit Kohlenstoff und Zusatzmaterialien wie Nickel ct, erzeugen die Härte.

    Zeit, spielt beim Härtevorgang (schnellem Abkühlen)und anschließendem “Anlassen” (dieses macht den glasharten Stahl etwas elastischer und damit bruchfester)eine Entscheidende Rolle.

    Als Praktiker, schlug ich meinem Chef vor ,man könne doch, mittels einer großen mittels ,Stickstoff(oder ähnlichem) im Innern abgekühlten Trommel dünnes Material ca max O,1 mm dick, in flüssigem Zustand auf die Trommel schicken und so schnell abkühlen, daß es keine Zeit hat zu kristallisieren.

    Dann müßte das, für UNS notwendige,
    “magnetisch superweiche”
    amorphe Material entstehen.

    Diese einfache Idee ist nach Amerika gelangt.Dort hat ein Wissenschaftler, eine Platte, auf nahe Minus 200 Grad Celsius gebracht, Material draufgetröpfelt und selbiges untersucht.

    Ergebnis : Das Material hatte die gewünschten, absolut besten magnetischen Eigenschaften und bei größter mechanischer Härte, gleichzeitig eine völlig unerwartete Eigenschaft,nämlich: unwahrscheinlich gute Dehnbarkeit, die bisherigen Stahlfedern weit übertreffend.
    (Leider ist das Material so hart, daß es sich nur “schleifend”mech. bearbeiten läßt. (Stanzen ja!)
    Siemens hat, über Vakuumschmelze, das Material stolz per Eilmeldung damals auf den Messen vorgestellt.

    Nun warum ich dies berichte: Anschließend haben sich zig UNIS mit dem Material beschäftigt und die darüber geschriebenen Wissenschaftlichen Abhandlungen waren für mich nicht verständlich ,da ich weder Physiker noch Wissenschaftler bin.

    Ich, als Praktiker, habe sofort die Maschine vorgeschlagen, mit der das Material hergestellt werden kann und die Vakuumschmelze verwirklichte die Idee.

    Der Amerikaner jedoch , arbeitet wissenschaftlich, mit einfachster Logik und stellt damit den Beweis (Patent)und das Mustermaterial her, ohne den (das)natürlich keine große Investition getätigt werden kann.

    Ich habe übrigens von meinem Chef, für die Idee, eine Flasche Schnaps, für die Schnapsidee erhalten!

    Dies zu “Knistern” und Temperatur in Stahl!

    Und wie “Patente” entstehen.(können!

  13. #13 MisterKanisterKnister
    19. April 2014

    @Wilhelm Leonhard Schuster: Ich hab kein Wort verstanden. Danke

  14. #14 MartinB
    19. April 2014

    @MisterKanisterKnister
    Ja, slche Stents werden in dem Kapitel auch geschrieben – ist sogar ein von mir selbst geknipstes Foto dabei.
    Was WLS angeht – man kann das Nicht-Verstehen seiner Texte einfach durch Nicht-Lesen vermeiden…

  15. #15 Wilhelm Leonhard Schuster
    19. April 2014

    Nichtlesen ist nicht immer gut – aber jeden das Seine!

  16. #16 Wilhelm Leonhard Schuster
    19. April 2014

    Ich konnte Kanister auch nicht verstehen ,aber das ist eben der Unterschied , es lag an mir!
    Also bitte, die Selbstkritik nicht vernachlässigen Martin B!
    Insoweit Martin B nicht von “Innen” spricht, oder Ähnlichem – aber das ist Seine Sache, lese ich ihn gern – insoweit ich als Nicht- Physiker geistig folgen kann.
    Jeder hat halt seine Grenzen und nur der Papst will unfehlbar sein-aber auch in diesem Falle ist möglich, daß der Eine oder Andere dem Papst eben auch nicht folgen kann,will oder auch darf!

    Wie gesagt, jedem (in Grenzen) das Seine!
    Behauptung:
    Meine Texte sind jedenfals durchgehend, einfach und logisch!

    (“Vodonische Gedichte” ausgenommen-aber Lyrik ist nun mal Lyrik!)

  17. #17 stone1
    19. April 2014

    Es tut ja eigentlich nicht viel zur Sache, aber ich denke es handelt sich in diesem Fall um die vogonische Dichtkunst, vodonische ist mir unbekannt.
    Normalerweise kann ich mit Lyrik nicht viel anfangen, aber vogonische Gedichte find ich gar nicht so schlecht, allerdings in Maßen genossen und keinesfalls massenhaft. 😉

  18. #18 rolak
    20. April 2014

    ich denke es handelt sich

    Nix da, stone1, vodonisch ≡ WLSisch, einer besonders tödlich( langweilig)en Weiterentwicklung des bislang als unübertreffbar geltenden Originales.

  19. #19 volki
    20. April 2014

    @Martin: Gratuliere zu dem Buch. Sieht auf den ersten Blick wie ein gelungenes Lehrbuch aus. Mein Interesse an Materialwissenschaften ist nicht gerade hoch also hast du mit mir leider keinen Käufer gefunden.

    Aber wie wäre es mit der Idee von Terence Tao. Der betreibt einen Mathematik blog (auf research level) und veröffentlicht jedes Jahr 1-2 Bücher die er aus Blogbeiträgen zusammenkratzt und diese Blogbeiträge etwas aufbessert. Man sollte nicht versuchen sich mit Tao zu messen, aber du hast soviele schöne Artikel die man zu einem netten Buch zusammenfassen könnte. Mir ist vollkommen klar, dass das noch immer viel Arbeit ist und auch ob ein Verlag von einer solchen Idee begeistert ist, ist auch fragwürdig, aber was hälst du von einer solchen Idee.

    Außerdem das mit den Warnschildern geht zurück auf die Nicolas Bourbaki Gruppe.

  20. #20 Wilhelm Leonhard Schuster
    20. April 2014

    stone 1 Dank für den Hinweis, den rolak (wie gewohnt) noch versüßt.
    Ich hatte von “Vodonie” bisher nicht die geringste Ahnung –
    weshalb ich, Martin B ´ s Blog nicht weiter verunstalten darf und ich mich bei IHM, ein klein wenig entschuldigend , ausklinke!

  21. #21 Wilhelm Leonhard Schuster
    20. April 2014

    Vodonik =Wasserstoff =Grundelement!

  22. #22 MartinB
    20. April 2014

    @volki
    Ja, die Idee mit dem Buch kommt ja imemr mal auf, auch bei mir. Mal schauen.
    Ja, die Warnschidler stammen urpsrünglich von Bourbakii, aber ich (und wohl ach viele andere) habe sie zum ersten Mal im TeXbook kennengelernt.

  23. #23 nihil jie
    22. April 2014

    in Buch zum Thema Funktionswerkstoffe also… ok dann muss ich wohl jemanden dazu überreden es zu kaufen weil er es unbedingt haben muss, damit ich mir das dann später von ihm ausleihen kann 😉 Ich kenne so einige Physiker denen ich mit dem Buch den Mund wässerig machen kann…

    Zumindest das Themengebiet Farbstoffe würde z.B. auch mich persönlich interessieren. Aber auch Formgedächtnislegierungen wäre sehr interessant.

  24. #24 Bettina Wurche
    22. April 2014

    Sehr charmante (Nicht-)Werbung für ein Buch : )
    Das hört sich didaktisch sehr gut an, durch die Verknüpfung von Theorie und Praxis an gut verdaulichen Beispielen lernt man bestimmt am besten.

    @ volki: Glücklicherweise gibt es ja mittlerweile die Möglichkeit, das Monopol der Verlage zu unterlaufen und e-Books zu machen.

  25. #25 roel
    *****
    23. April 2014

    @MartinB Ja dann mal einen herzlichen Glückwunsch. Den Link zum e-book habe ich hier nicht gesehen, deshalb füge ich den gleich mal ein: http://link.springer.com/book/10.1007/978-3-658-02970-8

  26. #26 MartinB
    23. April 2014

    @roel
    Danke.
    Kann das jetzt jeder runterladen oder klappt das nur, weil ich über die Uni zugreife?

  27. #27 rolak
    23. April 2014

    jeder?

    Front- und Back-Matter ja, als pdf, von allem anderen gibts nur teaser über Viewer.

  28. #28 MartinB
    23. April 2014

    @rolak
    Danke, jetzt hab ichs zuhause auch gemerkt.

  29. #29 Franz
    5. Mai 2014

    Und ? Wie ist die derzeitige Definition von Strom ? Noch immer die Bewegung von Ladungsträgern ?

  30. #30 MartinB
    5. Mai 2014

    @Franz
    Wie sonst?

  31. #31 Franz
    5. Mai 2014

    Ich hab mal bei einer Diskussion unter Phyikern was von ‘Weiterleitung von Quantenzuständen’ gehört und dass man sich das Ganze nicht wie eine Bewegung von tatsächlichen Ladungen vorstellen kann. Ich muss aber ehrlich gestehen, dass ich den Faden verloren habe.

  32. #32 MartinB
    5. Mai 2014

    @Franz
    Ach so – ja das ist letztlich auch richtig so, aber im Endeffekt wird schon noch Ladung transporiert, auch wenn man sich nicht wirklich vorstellen sollte, dass da kleine Küglechen durch’s metall föießen, ist das näherungsweise doch akzeptabel (ein bisschen was dazu steht im Buch, ausfürhlicher im Festkörper-buch von Ashcroft/Mermin)

  33. #33 rolak
    20. Juni 2014

    (passender thread nur in ertser Näherung..)

    Verblüffende Effekte finden sich an allen Ecken & Enden – und sogar in Löchern: Trapping light: a long lifetime in a very small place.

  34. #34 MartinB
    20. Juni 2014

    @rolak
    Auch cool.

  35. […] Einfacher und hoffnungsvoller wird das ganze, wenn man sich überlegt, dass man sich meist nur für den Grundzustand interessiert, also den Zustand mit der niedrigsten Energie. (In einem typischen Metall bräuchte man Temperaturen von vielen tausend Grad, damit die Elektronen durch die Wärmeenergie ihren Grundzustand verlassen. Und ja, ich vereinfache die Erklärung hier ziemlich gnadenlos, weil ich eigentlich erst mal was über Bandstrukturen in Metallen und solche Sachen schreiben müsste, um das genauer zu erklären. Wenn ihr das ausführlich nachlesen wollt, kann ich euch aber ein gutes Buch empfehlen…) […]