Professor Werner Lorke, HfG Offenbach
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Unter Funktionswerkstoffen versteht man heute eine Klasse von Materialien, deren komplexe Struktur den internen Ablauf von Prozessen ermöglicht, für die bisher – wenn überhaupt - ein mehr oder weniger großer apparativer Aufwand erforderlich war. Diese funktionelle Verdichtung im Werkstoff selbst spart nicht nur viel Platz, sondern ermöglicht auch den effektiveren Einsatz physikalisch oder chemisch gebundener Energie. Umwandlungen von einer Energieform in eine andere sind stets verlustbehaftet. Dieser Anteil wächst, je mehr Zwischenstufen dabei durchlaufen werden. Deshalb arbeiten konventionelle technische Verfahren bevorzugt mit Trägerstoffen, die Energie in hoher Konzentration beinhalten.

Energieumwandlung
Im Vergleich zu der von der industrialisierten Welt „verheizten“ Energie steht Energie aus regenerativen Quellen in wesentlich geringeren Konzentrationen zur Verfügung. Deren wirtschaftlich sinnvolle Nutzung setzt deshalb deutlich verlustärmere Umwandlungs- und Speicherprozesse voraus als die bisher üblichen. Die Funktionswerkstoffe bilden hierfür eine vielversprechende Grundlage, denn der Einsatz verlustarmer Energieumwandlungsprozesse ist essentiell für eine nachhaltige globale Entwicklung.

Funktionswerkstoffe
Von besonderem Interesse für die Architektur sind daher Funktionswerkstoffe, die auf direkte Weise elektrischen Strom in sichtbares Licht, und umgekehrt, Sonnenlicht in Strom überführen. Darüber hinaus ist die reversible, passive Speicherung von Wärme ein probates Mittel, den im Tages- und Jahresgang stark schwankenden Energieeintrag in ein Gebäude verlustminimiert zu verwerten und Jahresschwankungen auszugleichen.

Wirkungsgrad
Im Labormaßstab lassen sich dabei wichtige Eigenschaften funktionaler Werkstoffe durch Beeinflussung der mikro- und submikroskopischen Struktur immer präziser einstellen. Erst durch Herstellungsverfahren im industriellen Maßstab können aber daraus kostengünstige Produkt entstehen. Da solch ein Schritt wiederum von Nachfrage und Preis abhängt , verharren viele der „Neuen Werkstoffe“ in einem charakteristischen Schwebezustand zwischen scheinbar erfolgreicher Entwicklung und fehlender Anwendung. Bei den meisten dieser vielversprechenden Materialien gilt es auf dem Weg zum einsatzfähigen Produkt, neben der kostengünstigen Fertigung, vor allem einen dauerhaften, gleichbleibend hohen Wirkungsgrad sicherzustellen. Baustoffe sind während ihres Lebenszyklus’ Umwelteinflüssen ausgesetzt, die zu einer fortschreitenden Verschlechterung von Materialeigenschaften beitragen. Aufgrund der - im Vergleich zu konventionellen Baustoffen - viel höheren Komplexität sind Funktionswerkstoffe hier aber viel empfindlicher. Deswegen ist der möglichst permanente Schutz vor äußeren physikalischen und chemischen Einwirkungen eine besonders wichtige Optimierungsaufgabe für den Praxiseinsatz.

Neue Materialien
Die nachfolgende Auswahl vermag das breite Einsatzpotential funktionaler Werkstoffe nur anzureißen. Gleichwohl können die Entwicklungsbeispiele Anregungen geben, die vielfältigen Möglichkeiten dieser neuartigen Materialien bei der zukünftigen Planungsarbeit kreativ zu berücksichtigen.

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