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 Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik