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 Auf der molekularen Streckbank
24.02.2017 | Technische Universität München

nachricht Sicherungskopie im Zentralhirn: Wie Fruchtfliegen ein Ortsgedächtnis bilden
24.02.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

Österreich erzeugt erstmals Erdgas aus Sonnen- und Windenergie

24.02.2017 | Veranstaltungen

Big Data Centrum Ostbayern-Südböhmen startet Veranstaltungsreihe

23.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer HHI auf dem Mobile World Congress mit VR- und 5G-Technologien

24.02.2017 | Messenachrichten

MWC 2017: 5G-Hauptstadt Berlin

24.02.2017 | Messenachrichten

Auf der molekularen Streckbank

24.02.2017 | Biowissenschaften Chemie