Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Physiker aus Saarbrücken und Kanada weisen erstmals flüssige Schicht auf Plastik nach

04.03.2014

Zusammen mit kanadischen Forscherkollegen um Yu Chai hat der Saarbrücker Physiker Joshua McGraw in einer Studie erstmals nachgewiesen, dass es auf der Oberfläche von festen Kunststoffen eine rund 100 Nanometer dünne flüssige Schicht gibt. Sie ist auch bei geringen Temperaturen vorhanden. Für Computerhersteller bedeutet dies beispielweise, dass es selbst bei niedrigen Temperaturen zu Änderungen einzelner Bauteile kommen könnte. Die Forscher um Chai, der Erstautor der Studie, haben ihre Ergebnisse in der renommierten Fachzeitschrift „Science“ publiziert.

Chemisch gesehen sind Kunststoffe langkettige Moleküle, auch Polymere genannt. Bei vielen Alltagsgegenständen liegt Plastik in fester Form vor – so kennen wir es zum Beispiel bei Plastikschüsseln, Badeenten oder Verpackungen.

„Es gibt aber eine bestimmte Temperatur, die sogenannten Glasübergangstemperatur, oberhalb dieser aus der festen Masse eine zähflüssige Schmelze wird“, erklärt Joshua McGraw, der bei Physikprofessorin Karin Jacobs an der Universität des Saarlandes forscht. Bereits seit geraumer Zeit vermuten Wissenschaftler, dass Plastik und andere Polymere bei Temperaturen unterhalb dieser Glasübergangstemperatur eine dünne flüssige Schicht auf der festen Oberfläche besitzen.

Diese flüssige Schicht haben kanadische Physiker nun zusammen mit McGraw erstmals nachweisen können. Die Schicht ist kaum 100 Nanometer dick und somit hundertmal kleiner als ein menschliches Haar. Die Wissenschaftler haben für ihre Studie winzige Plastik-Kügelchen unter dem Rasterkraftelektronenmikroskop bei unterschiedlichen Temperaturen untersucht.

Dabei haben sie sich die Oberflächenspannung zunutze gemacht: Diese beruht auf Wechselwirkungen von Molekülen und sorgt dafür, dass sich eine Oberfläche glättet – wie es zum Beispiel bei einem Wassertropfen oder einer Seifenblase der Fall ist.

„Wir haben beobachtet, dass sich die Oberfläche der Kügelchen mit der Zeit glättet, das heißt, es muss eine flüssige Schicht vorhanden sein“, sagt McGraw. Des Weiteren haben die Physiker festgestellt, dass es auch dann noch zu Fließbewegungen kommt, wenn die Gefriertemperatur des Plastiks unterschritten wurde. Ihre Ergebnisse konnten sie neben den Experimenten in einem mathematischen Modell belegen.

Für viele Unternehmen könnten die Ergebnisse der Studie von Interesse sein: Plastik ist nach wie vor bei etlichen Produkten ein Hauptbestandteil. Für Computerhersteller bedeutet das beispielweise, dass es bereits bei niedrigen Temperaturen zu Änderungen der einzelnen Komponenten kommen könnte.

Neben dem Saarbrücker Physiker Joshua McGraw und den kanadischen Forschern um Yu Chai von der Universität Waterloo waren auch französische Wissenschaftler der École supérieure de physique et de chimie industrielles aus Paris an der Studie beteiligt.

Die Studie wurde in der renommierten Fachzeitschrift Science veröffentlicht:
Y. Chai, T. Salez, J. D. McGraw, M. Benzaquen, K. Dalnoki-Veress,
E. Raphaël, J. A. Forrest: A Direct Quantitative Measure of Surface Mobility in a Glassy Polymer.
DOI: 10.1126/science.1244845
https://www.sciencemag.org/content/343/6174/994.full

Ein Video, das im Modell zeigt, wie sich eine flüssige Schicht im Laufe der Zeit glättet, steht unter www.uni-saarland.de/pressefotos.

Kontakt:
Dr. Joshua McGraw, Mitautor der Studie
Experimentalphysik
Tel.: 0681 302 – 71 777
E-Mail: j.mcgraw(at)physik.uni-saarland.de

Prof. Dr. Karin Jacobs
Experimentalphysik
Tel.: 0681 302 – 71 777
E-Mail: k.jacobs(at)physik.uni-saarland.de

Melanie Löw | Universität des Saarlandes

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Stahl ist nicht gleich Stahl: Informatiker und Materialforscher optimieren Werkstoffklassifizierung
19.02.2018 | Universität des Saarlandes

nachricht Wenn Eiweiße einander die Hand geben
19.02.2018 | Friedrich-Schiller-Universität Jena

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Im Focus: Demonstration of a single molecule piezoelectric effect

Breakthrough provides a new concept of the design of molecular motors, sensors and electricity generators at nanoscale

Researchers from the Institute of Organic Chemistry and Biochemistry of the CAS (IOCB Prague), Institute of Physics of the CAS (IP CAS) and Palacký University...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

Von Bitcoins bis zur Genomchirurgie

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Die Zukunft wird gedruckt

19.02.2018 | Architektur Bauwesen

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

19.02.2018 | Messenachrichten

Stabile Gashydrate lösen Hangrutschung aus

19.02.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics