Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Selbstheilende Polymere: Hallesche Chemiker entwickeln Katalysator zur punktgenauen Reparatur

10.12.2015

Eine Gruppe von Chemikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) hat in einer Reihe von Experimenten einen neuartigen Kupfer-basierten Katalysator entwickelt, der in der Lage ist, Materialschäden über die damit verbundene Reißkraft direkt zu erkennen und anschließend zu heilen. Das führt in der Praxis zu einer erhöhten Lebensdauer des Materials und somit auch zu einer gesteigerten Sicherheit von Polymerwerkstoffen und einer deutlichen Reduzierung von Abfall. Erste Ergebnisse dieser Arbeiten wurden kürzlich im Fachjournal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

Die Gruppe um Prof. Dr. Wolfgang H. Binder vom Institut für Chemie der MLU beschäftigt sich seit geraumer Zeit mit der Entwicklung von sich selbst heilenden Polymerwerkstoffen, um dem Wunsch der Menschen nach dauerhaft haltbaren Materialien näher zu kommen.

Damit mechanische Schäden - zum Beispiel durch Deformation, Lichteinflüsse oder auch witterungsbedingten Abbau - bereits im Frühstadium erkannt und wenn möglich repariert werden können, forscht sein Team an neuen Konzepten. Sie sollen eine direkte Umsetzung von mechanischer Energie - wie sie etwa beim Zerreißen eines Gummibands durch Krafteinwirkung entsteht - in chemische Prozesse erlauben, die diesen Riss zeigen und schließen können.

Über einen neu entwickelten Katalysator können selbst Mikrorisse in Materialien nun tatsächlich direkt erkannt werden. Über eine nachfolgende katalytische Reaktion werden diese Risse sichtbar markiert. Der Katalysator wird dabei quasi in die Mitte eines gummibandähnlichen Moleküls eingespannt, so dass - bei Anwendung der zerstörerischen Kraft - der Katalysator zuerst „zerreißt" und somit als so genannter „Mechanokatalysator" wirkt. Dabei werden die aufgetretenen Schäden durch eine bläuliche Fluoreszenz angezeigt.

Für den Prozess werden die nicht fluoreszierenden Komponenten 3-Azido-7-hydroxy-coumarin und Phenylacetylen zusammen mit einem Kupfer(I)-Katalysator in eine Polymer-Matrix eingebettet. In der sich anschließenden chemischen Reaktion wird der stark fluoreszierende Farbstoff 7-Hydroxy-3-(4-phenyl-1H-[1,2,3]triazol-1-yl)-coumarin gebildet - allerdings erst, wenn eine Schädigung des Materials eintritt. Durch die übertragene Kraft wird in Folge eine der beiden an das Kupfer angehängten Polymerketten abgespalten und das Kupferzentrum für die chemische Reaktion aktiviert.

So wird zum einen sichergestellt, dass die Farbreaktion nur an jener Stelle eintritt, an der das Material geschädigt wurde. Zum anderen wird in Folge eine Reparatur an nur dieser geschädigten Stelle ermöglicht. Der Schaden zeigt und repariert sich also von selbst.

In der Weiterführung des Konzeptes der Mechanochemie eröffnet sich ein breites Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten in Beschichtungen sowie in der Flugzeug- und Autoindustrie, wo eine millimetergenaue Schadensreparatur an der deformierten Stelle im Material nötig ist.

Angaben zur Publikation:
Michael, P.; Binder, W. H.: “A Mechanochemically Triggered “Click” Catalyst”, erschienen in: Angewandte Chemie; 2015, 127 (47), 14124-14128.

Manuela Bank-Zillmann | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-halle.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Nesseltiere steuern Bakterien fern
21.09.2017 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel

nachricht Die Immunabwehr gegen Pilzinfektionen ausrichten
21.09.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

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: Hochpräzise Verschaltung in der Hirnrinde

Es ist noch immer weitgehend unbekannt, wie die komplexen neuronalen Netzwerke im Gehirn aufgebaut sind. Insbesondere in der Hirnrinde der Säugetiere, wo Sehen, Denken und Orientierung berechnet werden, sind die Regeln, nach denen die Nervenzellen miteinander verschaltet sind, nur unzureichend erforscht. Wissenschaftler um Moritz Helmstaedter vom Max-Planck-Institut für Hirnforschung in Frankfurt am Main und Helene Schmidt vom Bernstein-Zentrum der Humboldt-Universität in Berlin haben nun in dem Teil der Großhirnrinde, der für die räumliche Orientierung zuständig ist, ein überraschend präzises Verschaltungsmuster der Nervenzellen entdeckt.

Wie die Forscher in Nature berichten (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005), haben die...

Im Focus: Highly precise wiring in the Cerebral Cortex

Our brains house extremely complex neuronal circuits, whose detailed structures are still largely unknown. This is especially true for the so-called cerebral cortex of mammals, where among other things vision, thoughts or spatial orientation are being computed. Here the rules by which nerve cells are connected to each other are only partly understood. A team of scientists around Moritz Helmstaedter at the Frankfiurt Max Planck Institute for Brain Research and Helene Schmidt (Humboldt University in Berlin) have now discovered a surprisingly precise nerve cell connectivity pattern in the part of the cerebral cortex that is responsible for orienting the individual animal or human in space.

The researchers report online in Nature (Schmidt et al., 2017. Axonal synapse sorting in medial entorhinal cortex, DOI: 10.1038/nature24005) that synapses in...

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Erde und ihre Bestandteile im Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

23. Baltic Sea Forum am 11. und 12. Oktober nimmt Wirtschaftspartner Finnland in den Fokus

21.09.2017 | Veranstaltungen

6. Stralsunder IT-Sicherheitskonferenz im Zeichen von Smart Home

21.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

OLED auf hauchdünnem Edelstahl

21.09.2017 | Messenachrichten

Weniger (Flug-)Lärm dank Mathematik

21.09.2017 | Physik Astronomie

In Zeiten des Klimawandels: Was die Farbe eines Sees über seinen Zustand verrät

21.09.2017 | Geowissenschaften