Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hallesche Chemiker entwickeln selbstheilende Polymere

30.10.2015

Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) haben in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik Halle neuartige selbstheilende Polymere hergestellt, die sich selbstständig bei Raumtemperatur reparieren können. Mit Hilfe von „klebrigen“ Bindungsstellen innerhalb einer Polymerkette können einzelne Moleküle ähnlich wie mit einem Baukastenprinzip in verschiedenen Kombinationen verknüpft werden. Somit ist mit der integrierten Selbstheilung eine Anpassung an den jeweilig gewünschten Anwendungsbereich möglich. Die Ergebnisse wurden im renommierten Fachjournal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Wolfgang Binder vom Institut für Chemie der MLU haben Polymere hergestellt, die über eine "gebogene" Struktur verfügen, ähnlich einem H oder V. Sie erlauben die mehrfache Selbstheilung desselben Materials bei 30 Grad Celsius, wobei die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften innerhalb von wenigen Stunden vollständig wiederhergestellt werden können, wie entsprechende Zugversuche von Probenkörpern zeigen.

Das gewählte Design orientiert sich dabei an der Herstellung von so genannten thermoplastischen Elastomeren, in die das Prinzip der Selbstheilung eingebaut wird. „Diese Kunststoffe zeigen unter Einwirkung von Wärme thermoplastisches Verhalten, lassen sich also plastisch verformen. Bei Raumtemperatur dagegen sind die Stoffe eher vergleichbar mit formstabilen Polymeren und weisen normalerweise keine Selbstheilung auf", erklärt Prof. Dr. Wolfgang Binder.

Diese Eigenschaft wurde durch das Einfügen eines dem „Schlüssel-Schloss"-Prinzip ähnlichen, dynamischen Bindungselementes, in Kombination mit dem Konzept der Phasenseparation von Blockcopolymeren, erreicht.

Die Herstellung von Materialien mit einer solchen komplexen supramolekularen Architektur ermöglicht es, dynamische Eigenschaften in das finale Polymer zu integrieren und gleichzeitig für ausreichend Festigkeit und Formbeständigkeit zu sorgen. Dadurch lässt sich das Material für konkrete Produkte verwenden.

Durch Kombination dieser Charakteristika und die Auswahl der entsprechenden Polymerblöcke können vielfältige Polymere für verschiedene Anwendungsbereiche generiert werden, die zusätzlich mehrfache Selbstheilung an derselben Position ermöglichen.

„Somit lässt sich die Realisierung des Menschheitstraums vom unfehlbaren Material maßgeblich vorantreiben", resümiert Binder.

Zusätzlich gewährleisten die verlängerten Gebrauchszyklen der polymeren Materialien durch die Integration von speziell designten Heilungsmechanismen eine erhöhte Sicherheit für den Endverbraucher: Mikrorisse können schon direkt bei der Belastung behoben werden, bevor es zur Ausbildung von Makrorissen und damit zu einem Defekt kommt.

Das Themengebiet der selbstheilenden Polymere beschäftigt sich maßgeblich mit der Verlängerung der Lebensdauer von Materialien, um den langjährigen Traum der Menschheit nach einem unfehlbaren Material zu verwirklichen. Da Kunststoffe hauptsächlich aus Erdöl-basierten Raffinerieprodukten hergestellt werden, ermöglicht der Einbau von Selbstheilungskonzepten in Polymere eine Verbesserung der CO2-Bilanz und liefert somit außerdem einen entscheidenden Beitrag zur Schonung der natürlich vorkommenden Ressourcen und zur Verbesserung der Nachhaltigkeit.

Angaben zur Publikation:
Chen, S., Mahmood, N., Beiner, M. and Binder, W. H. (2015), Self-Healing Materials from V- and H-Shaped Supramolecular Architectures. Angew. Chem. Int. Ed., 54: 10188-10192. doi:10.1002/anie.201504136

Tom Leonhardt | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Blattkäfer: Schon winzige Pestizid-Dosis beeinträchtigt Fortpflanzung
26.07.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Akute myeloische Leukämie (AML): Neues Medikament steht kurz vor der Zulassung in Europa
26.07.2017 | Universitätsklinikum Ulm

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops