After almost half a millennium of technological development, printing technologies have achieved a level to fulfill their mission: to satisfy the demands of a faithful human reception of the whole variety of shape and color from nature by discrete colored screen dots on substrates (e.g. paper, foil). Nowadays improvements of industrial printing are more or less solely limited to improvements of the production efficiency. During the last decade, several R&D and business approaches have been published which employ printing technologies for the production of items with functionalities other than color images. In case of these new applications, the major advantage of printing technologies is the full additivity of the material deposition addressing exactly the geometrical areas where it is needed – without lithography. Beyond that, the digital printing technique inkjet allows the handling of smallest amounts of rare (and therefore costly) functional materials. In our paper we introduce our strategy of functional printing that exploits the potential of cutting-edge printing technologies for the digital fabrication of items with advanced – i.e. “not only graphical” – functionalities. The presented examples comprise concepts for printed energy storage devices, packages with RFID functionality, printed membranes and micro sieves, electrically conducting tracks and outline further approaches to manufacture devices and components of organic and large-area electronics. The implementation of functional printing requires well-directed interdisciplinary efforts to manufacture stacks of functional layers and to understand their structure-property relationships. In many cases the envisaged functionality is directly related rather to the nanoscopic structures than to bulk materials properties. We introduce the integrated research approach of Printed Functionalities in Chemnitz comprising Chemnitz University of Technology for science, the Fraunhofer Institution for Electronic Nanosystems (FhG ENAS) for applied science and industrialization as well as world-class companies on the Chemnitz Smart Systems Campus for the exploitation of future organic and large-area electronics products.

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Die Entwicklung neuer Materialien und neuer Werkstoffe wird heute international als Schlüsseltechnologie mit Querschnittscharakter und Schrittmacherfunktion für viele industrielle Bereiche eingestuft. Die Wirtschaftskraft der hoch entwickelten Industriegesellschaften hängt zunehmend von Erfolgen in der Materialwissenschaft und der Werkstofftechnologie ab. Die Forschungsaktivitäten in der Profillinie 1 sind gekennzeichnet durch Interdisziplinarität und Vernetzung von Forschungsvorhaben. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus die zusätzliche Verzahnung mit der Profillinie 6 der TU Chemnitz “Modellierung, Simulation, Hochleistungsrechnen“, um die Material- und Werkstoffforschung durch den intelligenten Einsatz leistungsstarker Rechentechnik weniger kostenintensiv gestalten zu können.

Hexagonales ß-NaREF4 und Strontiumchlorapatit (Sr5(PO4)3Cl) haben sich als Wirtsgitter für Ionen der Lanthanoide bewährt und bilden die Basis für eine Reihe von (Nano-)Materialien mit hervorragenden Lumineszenzeigenschaften. Die Struktur der ß- Natriumseltenerdtetrafluoride leitet sich von der des natürlich vorkommenden Minerals Gagarinit (NaCaYF6) ab. In der hier vorliegenden Arbeit wurde die Synthese von Nanopartikeln mit Gagarinitstruktur und der Zusammensetzung ß-Na1,5- x/2MExRE1,5- x/2F6 (ME = Ca2+, Sr2+) untersucht, sowie deren Dotierung mit dreiwertigen Lanthanoidionen. Es wird gezeigt, dass die Nukleations- und Wachstumsmechanismen von Nanopartikeln mit Gagarinitstruktur grundsätzlich den bekannten Mechanismen bei ß-NaREF4-Nanopartikeln entsprechen. Es wird ferner gezeigt, dass beim Übergang von ß-NaREF4 zu ß-Na1,5- x/2MExRE1,5- x/2F6 (ME = Ca oder Sr) eine Stabilisierung der kubischen a-Phase von NaREF4 und eine Verringerung der Anzahl an Keimen der ß-Phase auftritt. Zusätzlich werden durch den Einbau von Sr2+ die Gitterparameter vergrößert, wodurch sich a-NaSrGdF6 ideal als Schalenmaterial zur Umhüllung von ß-NaREF4- Kernen der leichten Lanthanoide eignet. Die Ergebnisse der Röntgenfluoreszenzanalyse und die spektroskopische Untersuchung von ß-Na1,5- x/2SrxEu1,5- x/2F6-Nanopartikeln legen nahe, dass das Erdalkaliion die Natrium- und Seltenerdionen auf der 1f-Position im Kristallgitter von ß-NaREF4 ersetzt. Die Ergebnisse der Fluoreszenzspektroskopie des Eu3+-dotierten Materials zeigen insbesondere, dass der Einbau von Sr2+-Ionen die lokale Symmetrie der optisch aktiven Eu3+-Ionen erhöht. Weiterhin wird gezeigt, dass sich Sr5(PO4)3Cl-Nanopartikel mithilfe von Phosphatsalzen organischer Basen auch in dem von der NaREF4-Nanopartikelsynthese bekannten Lösungsmittelgemisch Ölsäure/Octadecen herstellen lassen. Durch Variation der Anionenkonzentrationen, Einbau von verschiedenen Dotierungsionen und Anwendung von Kern-Schale-Synthesemethoden lassen sich Nanopartikel mit Apatitstruktur in unterschiedlichen Größen und Morphologien herstellen. Neben kleinen sphärischen Partikeln können durch geeignete Wahl der genannten Parameter sowohl entlang der c-Achse elongierte Stäbchen gewonnen werden, als auch in c-Richtung gestauchte, plättchenförmige Partikel, die sich entlang dieser Achse in langen Ketten anordnen.

Stimuli-responsive polymers have aroused enormous interest in fundamental and applied polymer research in the last decades as they exhibit a spontaneous, defined, and reversible adaptation of their physicochemical properties towards environmental conditions. Their switching behavior can be triggered by external physical, chemical or biological stimuli, such as a change in temperature, pH value or the presence of certain enzymes. These materials, often referred to as 'smart' polymers, offer a huge potential for novel (bio-medical) sensors, actuators like artificial muscles and flexible robotics, drug-delivery systems, tissue engineering, and switchable catalysts. For almost all of these applications, responsive polymer chains need to be attached to interfaces such as particles or flat substrates or assembled into constrained architectures, like branched structures, micelles, or cross-linked networks. Although there are strong indications that the assembly of responsive polymers largely impacts their adaptiveness, the underlying structure–property relationships are still poorly understood. Besides the challenge of synthesizing constrained polymeric architectures precisely, the analytical characterization of their responsiveness is challenging too. Despite these obstacles, fundamental scientific characterization is an important tool for making smart polymers accessible for real-life applications. To contribute to this, the overarching objective of this work is to synthesize, characterize, adapt, and control the switching characteristics of a multi-responsive polymeric coating. The responsive polyelectrolyte, poly(N,N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA), is covalently anchored to flat silicon substrates or gold nanoparticles via three newly developed, distinct grafting-to approaches in a controlled manner. In particular, the thermo-responsive behavior of the nanometer-thick polymer layer in aqueous solutions is being investigated using complementary in-situ techniques such as spectroscopic ellipsometry, attenuated total reflection Fourier-transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR spectroscopy) and atomic force microscopy (AFM). Herein, the polymer coating reveals an extraordinary responsiveness, exhibiting two distinct modes of thermo-responses, namely a lower critical solution temperature (LCST) and a multivalent ion induced upper critical solution temperature (UCST). The temperature-dependent switching characteristics of the coating, in terms of switching amplitude, temperature, and sharpness, can be tailored by secondary triggers, such as a change in the pH value, ionic strength, or type of counterions present. In addition to characterizing the interactions between the polymer layer and the aqueous environment on a molecular level, the remarkable impact of thermo-responsiveness on the surface patterning of the coating is exposed. A nanostructured surface of pinned PDMAEMA micelles of tunable size during the UCST transition is opposing a homogenous surface detected both below and above the LCST. Furthermore, the synthetic control over the grafting density of the polymer chains reveals the ambiguous influence of steric constraint on both the LCST and induced UCST transition of the coating for the first time. In summary, the in-depth physicochemical characterization of a multi-responsive polymer coating in this work marks a comprehensive contribution to fundamental advances in constrained responsive polymers and their future applications in tailoring surface properties. / Stimuli-responsive Polymere haben in den letzten Jahrzehnten ein enormes Interesse in der Grundlagen- und angewandten Polymerforschung geweckt, da sie eine spontane, definierte und reversible Anpassung ihrer physikalisch-chemischen Eigenschaften an Umweltbedingungen aufweisen. Ihr Schaltverhalten kann dabei sowohl durch externe physikalische, chemische oder biologische Reize wie zum Beispiel eine Änderung der Temperatur, des pH-Wertes bzw. der Präsenz bestimmter Enzyme, ausgelöst werden. Diese oft als 'intelligente' Polymere bezeichneten Materialien bieten ein großes Potenzial für neuartige (biomedizinische) Sensoren, Aktoren wie künstliche Muskeln und flexible Roboter, Systeme zur Abgabe von Medikamenten, Gewebezüchtung sowie schaltbare Katalysatoren. Für fast alle diese Anwendungen müssen responsive Polymerketten an Grenzflächen wie (Nano-)Partikel oder flache Substrate gebunden bzw. zu sterisch anspruchsvollen Architekturen wie verzweigten Strukturen, polymeren Mizellen oder Netzwerken zusammengefügt werden. Obwohl es deutliche Hinweise darauf gibt, dass die Assemblierung von responsiven Polymeren deren Adaptivität signifikant beeinflusst, sind die zugrunde liegenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen noch wenig bekannt. Neben den hohen Anforderungen der Synthese sterisch eingeschränkter Polymerarchitekturen, ist auch die analytische Charakterisierung ihrer Responsivität anspruchsvoll. Trotz dieser Herausforderungen ist gerade diese grundlegende wissenschaftliche Charakterisierung ein wichtiges Instrument, um intelligente Polymere für reale Anwendungen zugänglich zu machen. Um einen Beitrag dafür zu leisten, ist das übergeordnete Ziel dieser Arbeit die Synthese, Charakterisierung, Anpassung und Regulierung der Schalteigenschaften einer multi-responsiven Polymerbeschichtung. Der responsive Polyelektrolyt, Poly(N,N-dimethylaminoethylmethacrylat) (PDMAEMA), wird über drei neu entwickelte, unterschiedliche Pfropfansätze kontrolliert auf flachen Siliziumsubstraten oder Goldnanopartikeln kovalent verankert. Insbesondere das thermo-responsive Verhalten dieser nur wenigen nanometerdicken Beschichtung wird in wässrigen Lösungen mit komplementären in-situ Techniken wie der spektroskopischen Ellipsometrie, ATR-FTIR (attenuated total reflection Fourier-transform infrared) Spektroskopie sowie AFM (atomic force microscopy) analytisch untersucht. Hierbei zeigt die entwickelte Polymerbeschichtung eine außergewöhnliche Adaptivität bestehend aus zwei unterschiedlichen Arten der Thermoresponsivität, namentlich einer unteren kritischen Entmischungstemperatur (lower critical solution temperature, LCST) und einer durch multivalente Ionen induzierten oberen kritischen Entmischungstemperatur (upper critical solution temperture, UCST). Die Schalteigenschaften der Beschichtung in Bezug auf Schaltamplitude, -temperatur, und Schärfe des Übergangs können durch sekundäre Stimuli, wie eine Änderung des pH-Werts, der Ionenstärke oder der Art der vorhandenen Gegenionen, maßgeschneidert werden. Neben der Charakterisierung der molekularen Wechselwirkungen zwischen Polymerschicht und wässriger Umgebung, wird auch der bemerkenswerte Einfluss der Thermoresponsivität auf die Oberflächenstrukturierung der Beschichtung gezeigt. Eine Nanostrukturierung aus gepinnten PDMAEMA-Mizellen mit einstellbarer Größe während des UCST-Übergangs steht einer homogenen Oberfläche gegenüber, die sowohl unterhalb als auch oberhalb der LCST festgestellt wird. Darüber hinaus zeigt die synthetische Kontrolle der Pfropfdichte der Polymerketten erstmals den ambivalenten Einfluss sterischer Restriktionen sowohl auf den LCST als auch auf den induzierten UCST-Übergang der Beschichtung. Zusammenfassend leistet die tiefgründige physiko-chemische Charakterisierung einer multi-responsiven Polymerbeschichtung in dieser Arbeit einen umfangreichen Beitrag zum grundlegenden Verständnis gepfropfter, responsiver Polymere und ihren künftigen Anwendungen bei der gezielten Anpassung von Oberflächeneigenschaften.

In the present work new methods were developed for preparation of novel nanosized and nanostructured ceramic materials. Ordered mesoporous silica SBA-15 was found to be useful as a hard template for the nanocasting of silicon carbide and allowed the preparation of high temperature stable mesoporous silicon carbide ceramics. Chemical vapor infiltration of SBA-15 with dimethyldichlorosilane at elevated temperatures yields SiC/SBA-15 nanocomposites. The subsequent HF treatment of those composites resulted in silica removal and preparation of mesoporous silicon carbide with surface areas between 410 and 830 m2g-1 and high mesopore volume (up to 0.9 cm3g-1). The pore size (between 3 and 7nm in diameter) and surface area of mesoporous silicon carbide were controlled by adjusting the infiltration conditions (time, atmosphere). The mesoporous silicon carbide prepared via this method showed high structural thermal stability at 1300 oC, exceeding that of the SBA-15 template. However, the ordering on the mesoscopic scale was low. Nevertheless, highly ordered mesoporous silicon carbide materials were obtained via polymer melt infiltration in SBA-15. The low molecular weight polycarbosilane used as a preceramic precursor was converted at 1300 oC to silicon carbide inside the SBA-15, and after subsequent silica removal by HF, a highly ordered mesoporous material was obtained. Ordered mesoporous silicon carbide prepared by the methods reported here, may be an interesting material as a support due to its high temperature stability, chemical inertness, high thermal conductivity and semiconductor properties. In contrast to the nanocasting approach, based on the complete pore filling, also a new in-situ procedure for the preparation of finely dispersed metal and metal oxide particles inside ordered mesoporous silica was developed. A swelling agent (toluene) was used to deliver a hydrophobic platinum precursor into the surfactant micelles before addition of silica source. Such an in-situ method resulted in very high platinum incorporation (80-100%), not achieved for any other in-situ preparation procedures. Additionally, the presence of platinum allowed to decrease the template removal temperatures. Moreover, the method was also extended to other metal or metal oxide/ordered mesoporous silica systems. This may be especially interesting for the preparation of ordered mesoporous materials with low melting points, where typically the structure collapses during the high temperature calcinations process. The in-situ synthesized V2O5/MCM-41 materials were used to prepare VN/MCM-41 composites via nitridation in ammonia at 800oC. This method allowed to prepare highly dispersed, X-ray amorphous vanadium nitride species, with high activity in the propane dehydrogenation. Compared to nitridation of supported vanadium oxide prepared via the ex-situ procedure, in-situ synthesized materials showed similar catalytic activity, in spite of having significantly lower vanadium loading. As an alternative for the preparation of supported nitride materials, a novel preparation procedure of bulk not supported nanocrystalline vanadium nitride with high surface area was presented. Instead of pure oxide powder (which was typically used in the preparation of high surface area vanadium nitride catalysts), a macroporous amine intercalated V2O5 was used as the starting material. The obtained nitride consisted of small crystallites and had a surface area up to 198 m2g-1. Moreover, this foam-derived VN showed significantly improved activity as a catalyst in propane dehydrogenation. This novel preparation method could also be extended to other systems such as ternary VMoxNy nitrides.

Among all nanomaterials, which are intentionally manufactured and applied, nanosilver (nAg) is one of the most frequently applied nanomaterials. It is introduced into wastewater treatment plants (WWTPs) due to its use as antimicrobial resource in household and medical care products and hence concern raised regarding its impact on activated sludge organisms and their purification efficiency. Within this thesis, the effects of nAg on single species, simple food chains and communities related to activated sludge were investigated. Among all tested species in this thesis, the gammaproteobacteria R. planticola was the most sensitive organism regarding the tested nAg material, NM-300K. The environmental risk assessment (ERA), based on an assumed predicted environmental concentration derived from modeled concentrations of other types of nAg, revealed no risk for the activated sludge. This result should be interpreted with care, considering the tolerantly chosen safety factor for calculation of the predicted no effect concentration and the assumptions which were made concerning environmental concentrations. Differences in acute toxic effects of nAg on the ciliate P. tetraurelia were observed depending on the type of medium and the exposure pathway (via medium or via bacterial food). More detailed investigations are required to analyze the distribution, availability and uptake of nAg into ciliates in the respective tests. In chronic experiments concentration response was very steep in the range between the effect concentration determined in acute toxicity testing (resulting in 100% mortality) and a tenfold lower concentration (no effect observed) for both exposure pathways. Community experiments with activated sludge exposed to realistic and high concentrations of nAg revealed acute effects on the protozoan community at high nAg concentration using multivariate statistics for data analysis. In contrast, the sludge biotic index was not meaningful for data interpretation, as no differences were observed between the samples of different treatments. For chronic testing, more preliminary work is required to develop a protocol for artificial wastewater which serves the needs of activated sludge organisms over longer time periods and which retains a typical composition of the activated sludge community.

Schon seit dem 17. Jahrhundert ist bekannt, dass kolloidales Gold in wässrigen Lösungen eine rötliche Färbung hervorruft; ein Effekt der direkt aus der Nanostrukturierung des Goldes resultiert. Neben der Modifizierung optischer Eigenschaften können durch Nano- oder Mikrostrukturierung auch andere, neuartige Charakteristika hervorgerufen werden, wie bspw. an Bi3Ni nachgewiesen werden konnte: Mittels mikrowelleninduzierter, reduktiver Umsetzung in Ethylenglykol (mikrowellenunterstützter Polyol-Prozess) konnten submikroskalige Bi3Ni-Stäbchen kristallisiert werden, die in Magnetisierungsmessungen die überaus seltene Koexistenz von Supraleitung und Ferromagnetismus zeigten. Ein Quanteneffekt, der im entsprechenden Volumenmaterial nicht nachgewiesen werden kann und auf spezielle Oberflächenzustände zurückzuführen ist. Durch Nanostrukturierung können außerdem die chemischen Eigenschaften entscheidend beeinflusst werden, wie an BiRh gezeigt werden konnte. Der mikrowellenunterstützte Polyol-Prozess begünstigt hierbei die Kristallisation von pseudohexagonalen Plättchen mit 60 nm Durchmesser und 20 nm Dicke. Im Gegensatz zum Volumenmaterial zeigten diese in der industrierelevanten Semihydrierung von Acetylen zu Ethylen Bestwerte sowohl in Bezug auf den Umsatz als auch die Selektivität. Basierend auf diesen Erkenntnissen sollten mithilfe des mikrowellenunterstützten Polyol-Prozesses im Rahmen der vorliegenden Dissertation nanostrukturierte, intermetallische Verbindungen des Typs M–M‘ (M = Sn, Pb, Sb, Bi; M‘ = Fe, Co, Ni, Cu, Pd, Ir, Pt) hergestellt und eingehend chemisch sowie physikalisch charakterisiert werden. Als Edukte dienten Metallsalze, die stets in Ethylenglykol als primäres Lösungs- und Reduktionsmittel umgesetzt wurden. Das Polyol nimmt zusätzlich als oberflächenaktive Substanz Einfluss auf Partikelgröße und -gestalt. Zur Optimierung der Synthesen und um möglichst viele Phasen zugänglich zu machen, wurden Art und Konzentration der Metallsalze, pH-Wert, Reaktionstemperatur und -zeit variiert sowie die Zugabe von Oleylamin und/oder Ölsäure getestet. Oleylamin und Ölsäure sind ihrerseits oberflächenaktive Substanzen, wobei erstere zugleich reduktiv wirken kann. Die methodeninhärente Nanostrukturierung der Produkte führte teilweise zu bemerkenswerten Effekten in der Phasenbildung sowie Beeinflussung der chemischen Eigenschaften. Nahezu das komplette binäre Phasensystem Bi–Pd konnte durch Optimierung der Syntheseparameter zugänglich gemacht werden. Die Besonderheit hierbei: Neben den Raumtemperaturphasen Bi2Pd, Bi2Pd5 und BiPd3 konnte Bi12Pd31 als Hochtemperaturmodifikation sowie die neue und zugleich metastabile Modifikation gamma-Bi1.0Pd erzeugt und stabilisiert werden. Das im NiAs-Strukturtyp kristallisierende gamma-Bi1.0Pd zeigte in Magnetisierungs- und Widerstandsmessungen Supraleitung unterhalb von 3.2 K. Mittels mikrowellenunterstütztem Polyol-Prozess gelang bereits in eigenen Vorarbeiten die Synthese von nanostrukturiertem Bi3Ir. Die Verbindung ist ausschließlich in nanopartikulärer Form bei Raumtemperatur empfindlich gegenüber molekularem Sauerstoff und bildet im Zuge einer unkonventionellen oxidativen Interkalation das intermetallische Suboxid Bi3IrOx. Dieses Verhalten ist verknüpft mit einer amorphen Hülle um die Bi3Ir-Nanopartikel, da diese zur Aktivierung des molekularen Sauerstoffs benötigt wird. Unter Einsatz von Reduktionsmitteln — z.B. Wasserstoff, Superhydrid®, Hydrazin — ist der Oxidationsprozess für x < 2 vollständig reversibel. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten die Erkenntnisse über Bi3Ir und Bi3IrOx vertieft werden: Bi3IrOx konnte als erster Sauerstoffionenleiter bei Raumtemperatur klassifiziert werden, der darüber hinaus metallisch ist. Dies gelang mittels Röntgen- und Elektronenbeugung, hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgenphotoelektronenspektroskopie, quantenchemischen Rechnungen, und Experimenten zur Reaktionskinetik. Mit 84 meV ist die Aktivierungsenergie für die Ionenleitung um eine Größenordnung kleiner als in allen konventionellen Sauerstoffionenleitern. Der Diffusionskoeffizient beträgt für 25 °C 1.2·10–22 m2s–1, was in Anbetracht der 10–19 m2s–1 des Yttrium-stabilisierten Zirkoniumoxids (häufig genutztes Referenzmaterial) bei 150 °C wenig erscheint, aber eben schon für Raumtemperatur gilt. Durch den mikrowellenunterstützten Polyol-Prozess konnten erstmals phasenreine, nanostrukturierte Proben von PbPd3, Pd20Sb7, Pd8Sb3, PdSb, Ni5Sb2, und Pd13Sn9 synthetisiert werden sowie alternative Syntheserouten für weitere Phasen (alpha-/beta-/gamma-Bi2Pt, BiPt, NiSb, beta-Ni3Sn2, Pd2Sn, PdSn, Pt3Sn, PtSn, PtPb) ermittelt werden, wobei mehrfach die Bildung von Hochtemperaturphasen beobachtet wurde. Weiterhin konnten einige Grenzen der Methode aufgezeigt werden: Während blei- und bismutreiche Phasen prinzipiell einfach kristallisiert werden können, sind antimon- und zinnreiche Verbindungen mit der Methode kaum erreichbar. Außerdem zeigte sich, dass in den meisten Phasensystemen nur bestimmte Verbindungen angesteuert werden können; die Bildung der intermetallischen Phasen ist häufig die Triebkraft zur Reduktion der Metallkationen. In den Systemen von Co-Sb, Co-Sn und Ir-Sb konnte bisher keine Feststoffbildung beobachtet werden.

Die Entwicklung neuer Materialien und neuer Werkstoffe wird heute international als Schlüsseltechnologie mit Querschnittscharakter und Schrittmacherfunktion für viele industrielle Bereiche eingestuft. Die Wirtschaftskraft der hoch entwickelten Industriegesellschaften hängt zunehmend von Erfolgen in der Materialwissenschaft und der Werkstofftechnologie ab. Die Forschungsaktivitäten in der Profillinie 1 sind gekennzeichnet durch Interdisziplinarität und Vernetzung von Forschungsvorhaben. Von besonderer Bedeutung ist darüber hinaus die zusätzliche Verzahnung mit der Profillinie 6 der TU Chemnitz “Modellierung, Simulation, Hochleistungsrechnen“, um die Material- und Werkstoffforschung durch den intelligenten Einsatz leistungsstarker Rechentechnik weniger kostenintensiv gestalten zu können.

After almost half a millennium of technological development, printing technologies have achieved a level to fulfill their mission: to satisfy the demands of a faithful human reception of the whole variety of shape and color from nature by discrete colored screen dots on substrates (e.g. paper, foil). Nowadays improvements of industrial printing are more or less solely limited to improvements of the production efficiency. During the last decade, several R&D and business approaches have been published which employ printing technologies for the production of items with functionalities other than color images. In case of these new applications, the major advantage of printing technologies is the full additivity of the material deposition addressing exactly the geometrical areas where it is needed – without lithography. Beyond that, the digital printing technique inkjet allows the handling of smallest amounts of rare (and therefore costly) functional materials. In our paper we introduce our strategy of functional printing that exploits the potential of cutting-edge printing technologies for the digital fabrication of items with advanced – i.e. “not only graphical” – functionalities. The presented examples comprise concepts for printed energy storage devices, packages with RFID functionality, printed membranes and micro sieves, electrically conducting tracks and outline further approaches to manufacture devices and components of organic and large-area electronics. The implementation of functional printing requires well-directed interdisciplinary efforts to manufacture stacks of functional layers and to understand their structure-property relationships. In many cases the envisaged functionality is directly related rather to the nanoscopic structures than to bulk materials properties. We introduce the integrated research approach of Printed Functionalities in Chemnitz comprising Chemnitz University of Technology for science, the Fraunhofer Institution for Electronic Nanosystems (FhG ENAS) for applied science and industrialization as well as world-class companies on the Chemnitz Smart Systems Campus for the exploitation of future organic and large-area electronics products.