Materialsignaturen

Materialsignaturen sind charakteristische Merkmale von Materialien, die sie eindeutig identifizieren oder beschreiben. Sie ergeben sich aus der chemischen Zusammensetzung, der Mikro- und Makrostruktur sowie aus messbaren Eigenschaften wie Optik, Spektren und mechanischen Parametern. In der Praxis werden sie als signaturartige Profile beschrieben, die eine Zuordnung zu Materialarten oder -chargen ermöglichen.

Zur Bestimmung werden verschiedene Messverfahren eingesetzt: spektrale Analysen (Infrarot-, Raman-, UV-Vis- sowie NIR-Spektroskopie), X-Ray Fluoreszenz (XRF), Mikroskopie (optisch, Elektronenmikroskopie) und thermoanalytische Verfahren. Die gewonnenen Signaturen werden in Referenzprofilen zusammengeführt und in Datenbanken gespeichert. Durch Mustererkennung und maschinelles Lernen lassen sich unbekannte Proben mit bestehenden Signaturen vergleichen.

Anwendungsbereiche umfassen Forschung und Entwicklung, Qualitätskontrolle in der Industrie, Restaurierung und Provenienzforschung in Kunst und Archäologie, Geologie sowie Umweltüberwachung. Materialsignaturen dienen damit der Identifizierung, Charakterisierung und Überwachung von Materialien über Lebenszyklus und Umweltbedingungen hinweg.

Herausforderungen sind Materialvariabilität durch Verarbeitung, Alterung, Umwelt- oder Verunreinigungen sowie eine oft unvollständige Dataset-Abdeckung. Unterschiedliche Messbedingungen und Probenahmeprozesse können Signaturen beeinflussen. Daher sind standardisierte Probenahme- und Messprotokolle, robuste Referenzbibliotheken und offene Signaturlibraries wichtig, um Reproduzierbarkeit und Vergleichbarkeit sicherzustellen.