Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mehr als elastisch

12.05.2014

Organischer Kristall zeigt Superelastizität

Nicht nur Gummi ist elastisch. Daneben gibt es noch eine ganz andere Form von Elastizität, die „Superelastizität“, die auf einer Änderung der Kristallstruktur beruht und bisher nur bei Legierungen und bestimmten anorganischen Materialien bekannt war. Ein japanischer Wissenschaftler stellt in der Zeitschrift Angewandte Chemie jetzt erstmals eine superelastische organische Verbindung vor.


Terephthalamid-Kristalle reagieren bereits bei erstaunlich geringer Krafteinwirkung superelastisch.

(c) Wiley-VCH

Unter „Superelastizitat“, auch als „Pseudoelastizität“ bezeichnet, versteht man die Eigenschaft spezieller Materialien, nach beträchtlicher Verformung bei Entlastung in ihre Ausgangsform zurückzukehren. So lassen sich z.B. bestimmte Legierungen etwa zehnmal mehr dehnen als herkömmliche Federstahle, ohne bleibend verformt zu werden.

Der Mechanismus ist ein anderer als bei der gewöhnlichen Elastizität gummiähnlicher Stoffe: Bei der Gummielastizität werden die Polymerketten durch eine Dehnung gestreckt, eine Stauchung ist nicht möglich. Bei superelatischen Materialien löst eine mechanische Spannung dagegen eine Änderung der Kristallstruktur aus – ohne dass einzelne Atome dabei ihre Plätze wechseln. Bei Entlastung kehren die Stoffe wieder in die alte Struktur zurück. Solche Materialien sind interessante Kandidaten für Werkstoffe mit „Formgedächtnis“, z.B. für „selbstreparierende“ Bauteile von Autos.

Auch mehr als 80 Jahre nach der ersten Entdeckung der Superelastizität war das Phänomen bisher auf Metalllegierungen und Keramiken beschränkt; für organische Materialien war es völlig unbekannt. Satoshi Takamizawa von der Yokohama City University hat jetzt erstmals Superelastizität bei einem organischen Kristall gefunden: Terephthalamid-Kristalle reagieren bereits bei erstaunlich geringer Krafteinwirkung superelastisch.

Unter Scherspannung auf eine bestimmte Kristallfläche wird der Kristall zunächst gebeugt, dann geht er an dieser Stelle in eine andere Kristallphase über. Je mehr Druck ausgeübt wird, desto weiter breitet diese sich entlang des Kristalls aus. Wenn die Spannung nachlässt, wandert die Phasengrenze zurück durch den Kristall, die ursprüngliche Struktur wird wiederhergestellt. Takamizawa und einer seiner Studenten konnten die superelastische Umformung 100 Mal wiederholen, ohne Anzeichen für eine Materialermüdung.

Der Kristall besteht aus einzelnen Schichten schräg angeordneter Terephthalamid-Moleküle (Schichtfolge AAAAA). Unter Scherspannung ändert sich der Winkel, in dem die Moleküle in den Schichten liegen, es entsteht eine Schichtfolge A’BA’BA‘B, die dichter gepackt ist. Zusammengehalten werden die Schichtung durch ein Netzwerk von Wasserstoffbrückenbindungen, die sich unter Druck lösen und bei der Phasenumwandlung anders arrangieren.

Mögliche Anwendungen organischer superelastischer Materialien sind beispielsweise Gelenke aus nur einem Bauteil und Elemente zur Dämpfung von Schwingungen. In der Medizintechnik könnten Implantate aus derartigen Materialien so verformt werden, dass sie sich leicht einführen lassen und dann an Ort und Stelle die gewünschte Form und Größe erreichen.

Angewandte Chemie: Presseinfo 17/2014

Autor: Satoshi Takamizawa, Yokohama City University (Japan), http://nanochem.sci.yokohama-cu.ac.jp/

Angewandte Chemie, Permalink to the article: http://dx.doi.org/10.1002/ange.201311014

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Renate Hoer | GDCh

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Sollbruchstellen im Rückgrat - Bioabbaubare Polymere durch chemische Gasphasenabscheidung
02.12.2016 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht "Fingerabdruck" diffuser Protonen entschlüsselt
02.12.2016 | Universität Leipzig

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: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie