Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Es heilt und wächst zusammen

13.01.2011
Polymer mit erstaunlichen Selbstheilungseigenschaften

Ein Schnitt in der Haut oder ein Knochenbruch heilt früher oder später von selbst. Ein Kratzer im Autolack oder ein Riss in der Tragfläche eines Flugzeugs dagegen nicht. Materialien mit Selbstheilungskräften könnten helfen, die Lebensdauer von Produkten zu verlängern und Reparaturen zu vereinfachen.

Krzysztof Matyjaszewski und seine Kollegen von der Carnegie Mellon University (Pittsburgh, USA) und von der Kyushu University (Japan) haben jetzt ein Polymer entwickelt, das sich bei Bestrahlung mit UV-Licht selbst reparieren kann - immer und immer wieder. Wie die Wissenschaftler in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, ist dies das erste Material, bei dem sich gekappte kovalente chemische Bindungen wiederholt neu knüpfen und sich außerdem völlig getrennte Stücke fusionieren lassen.

Einige bisherige feste selbstheilende Materialien enthalten winzige Kapseln, die bei einer Beschädigung aufreißen und eine Chemikalie freisetzen, mit der sie sich selber reparieren können - allerdings nur ein einziges Mal. Andere Materialien, wie bestimmte Gele, reparieren sich zwar immer wieder, aber ihre Bestandteile sind nicht über kovalente chemische Bindungen verknüpft, die aber gebraucht werden, um einem Material die benötigte Stärke und Stabilität zu verleihen.

Das neue polymere Material des amerikanisch-japanischen Teams ist dagegen stabil und repariert sich immer wieder aufs Neue selber. Das Erfolgsgeheimnis: Das Polymer ist über Trithiocarbonat-Einheiten quervernetzt. Es handelt sich dabei um Kohlenstoffatome, die drei Schwefelatome tragen. Je zwei davon binden mit ihrem zweiten Bindungsarm ein weiteres Kohlenstoffatom. Diese Gruppen haben eine besondere Eigenschaft: unter UV-Bestrahlung können sie sich umstrukturieren. Das Licht spaltet eine Kohlenstoff-Schwefel-Bindung der Trithiocarbonat-Gruppen. Dabei entstehen zwei Radikale - Moleküle mit einem freien, ungepaarten Elektron. Diese sind sehr reaktiv und greifen nun ihrerseits weitere Trithiocarbonat-Gruppen an, wobei neue Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen geknüpft, andere gespalten werden und neue freie Radikale entstehen. Die Reaktionskette wird gestoppt, wenn zwei Radikale miteinander reagieren.

Es gelang den Forschern, ein eingeschnittenes Polymerstückchen durch Bestrahlung zu heilen - entweder in einer Flüssigkeit oder direkt als Festststoff. Dazu wurden die Schnittkanten einfach fest aneinandergedrückt und bestrahlt. Durch die beschriebene radikalische Neuorganisation der Kohlenstoff-Schwefel-Bindungen wuchsen die Schnittkanten wieder zusammen.

Der Selbstheilungseffekt geht aber noch viel weiter: Sogar geschredderte Polymerproben ließen sich durch einfaches Zusammenpressen und Bestrahlen zu einem durchgehenden Stück fusionieren. Das entstehende Stück hatte dann die Form des zylindrischen Röhrchens, in dem die Prozedur ablief. Dieser Selbstheilungsprozess lässt sich viele Male mit der selben Probe wiederholen. Das Material könnte damit auch als neues recycelbares Produkt interessant sein.

Angewandte Chemie: Presseinfo 49/2010

Autor: Krzysztof Matyjaszewski, Carnegie Mellon University, Pittsburgh (USA), http://www.cmu.edu/maty/index.html

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201003888

Dr. Renate Hoer | GDCh
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.cmu.edu/maty/index.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kieselalge in der Antarktis liest je nach Umweltbedingungen verschiedene Varianten seiner Gene ab
17.01.2017 | Stiftung Zoologisches Forschungsmuseum Alexander Koenig, Leibniz-Institut für Biodiversität der Tiere

nachricht Proteinforschung: Der Computer als Mikroskop
16.01.2017 | Ruhr-Universität Bochum

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: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Im Focus: Studying fundamental particles in materials

Laser-driving of semimetals allows creating novel quasiparticle states within condensed matter systems and switching between different states on ultrafast time scales

Studying properties of fundamental particles in condensed matter systems is a promising approach to quantum field theory. Quasiparticles offer the opportunity...

Im Focus: Mit solaren Gebäudehüllen Architektur gestalten

Solarthermie ist in der breiten Öffentlichkeit derzeit durch dunkelblaue, rechteckige Kollektoren auf Hausdächern besetzt. Für ästhetisch hochwertige Architektur werden Technologien benötigt, die dem Architekten mehr Gestaltungsspielraum für Niedrigst- und Plusenergiegebäude geben. Im Projekt »ArKol« entwickeln Forscher des Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern aktuell zwei Fassadenkollektoren für solare Wärmeerzeugung, die ein hohes Maß an Designflexibilität erlauben: einen Streifenkollektor für opake sowie eine solarthermische Jalousie für transparente Fassadenanteile. Der aktuelle Stand der beiden Entwicklungen wird auf der BAU 2017 vorgestellt.

Im Projekt »ArKol – Entwicklung von architektonisch hoch integrierten Fassadekollektoren mit Heat Pipes« entwickelt das Fraunhofer ISE gemeinsam mit Partnern...

Im Focus: Designing Architecture with Solar Building Envelopes

Among the general public, solar thermal energy is currently associated with dark blue, rectangular collectors on building roofs. Technologies are needed for aesthetically high quality architecture which offer the architect more room for manoeuvre when it comes to low- and plus-energy buildings. With the “ArKol” project, researchers at Fraunhofer ISE together with partners are currently developing two façade collectors for solar thermal energy generation, which permit a high degree of design flexibility: a strip collector for opaque façade sections and a solar thermal blind for transparent sections. The current state of the two developments will be presented at the BAU 2017 trade fair.

As part of the “ArKol – development of architecturally highly integrated façade collectors with heat pipes” project, Fraunhofer ISE together with its partners...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

Aquakulturen und Fangquoten – was hilft gegen Überfischung?

16.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Intelligente Haustechnik hört auf „LISTEN“

17.01.2017 | Architektur Bauwesen

Satellitengestützte Lasermesstechnik gegen den Klimawandel

17.01.2017 | Maschinenbau