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 Quantenanomalien: Das Universum in einem Kristall
21.07.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Projekt »ADIR«: Laser bergen wertvolle Werkstoffe
21.07.2017 | Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Navigationssystem der Hirnzellen entschlüsselt

Das menschliche Gehirn besteht aus etwa hundert Milliarden Nervenzellen. Informationen zwischen ihnen werden über ein komplexes Netzwerk aus Nervenfasern übermittelt. Verdrahtet werden die meisten dieser Verbindungen vor der Geburt nach einem genetischen Bauplan, also ohne dass äußere Einflüsse eine Rolle spielen. Mehr darüber, wie das Navigationssystem funktioniert, das die Axone beim Wachstum leitet, haben jetzt Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) herausgefunden. Das berichten sie im Fachmagazin eLife.

Die Gesamtlänge des Nervenfasernetzes im Gehirn beträgt etwa 500.000 Kilometer, mehr als die Entfernung zwischen Erde und Mond. Damit es beim Verdrahten der...

Im Focus: Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwandeln Strom in leuchtende Quasiteilchen

Starke Licht-Materie-Kopplung in diesen halbleitenden Röhrchen könnte zu elektrisch gepumpten Lasern führen

Auch durch Anregung mit Strom ist die Erzeugung von leuchtenden Quasiteilchen aus Licht und Materie in halbleitenden Kohlenstoff-Nanoröhrchen möglich....

Im Focus: Carbon Nanotubes Turn Electrical Current into Light-emitting Quasi-particles

Strong light-matter coupling in these semiconducting tubes may hold the key to electrically pumped lasers

Light-matter quasi-particles can be generated electrically in semiconducting carbon nanotubes. Material scientists and physicists from Heidelberg University...

Im Focus: Breitbandlichtquellen mit flüssigem Kern

Jenaer Forschern ist es gelungen breitbandiges Laserlicht im mittleren Infrarotbereich mit Hilfe von flüssigkeitsgefüllten optischen Fasern zu erzeugen. Mit den Fasern lieferten sie zudem experimentelle Beweise für eine neue Dynamik von Solitonen – zeitlich und spektral stabile Lichtwellen – die aufgrund der besonderen Eigenschaften des Flüssigkerns entsteht. Die Ergebnisse der Arbeiten publizierte das Jenaer Wissenschaftler-Team vom Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT), dem Fraunhofer-Insitut für Angewandte Optik und Feinmechanik, der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Helmholtz-Insituts im renommierten Fachblatt Nature Communications.

Aus einem ultraschnellen intensiven Laserpuls, den sie in die Faser einkoppeln, erzeugen die Wissenschaftler ein, für das menschliche Auge nicht sichtbares,...

Im Focus: Flexible proximity sensor creates smart surfaces

Fraunhofer IPA has developed a proximity sensor made from silicone and carbon nanotubes (CNT) which detects objects and determines their position. The materials and printing process used mean that the sensor is extremely flexible, economical and can be used for large surfaces. Industry and research partners can use and further develop this innovation straight away.

At first glance, the proximity sensor appears to be nothing special: a thin, elastic layer of silicone onto which black square surfaces are printed, but these...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

10. Uelzener Forum: Demografischer Wandel und Digitalisierung

26.07.2017 | Veranstaltungen

Clash of Realities 2017: Anmeldung jetzt möglich. Internationale Konferenz an der TH Köln

26.07.2017 | Veranstaltungen

2. Spitzentreffen »Industrie 4.0 live«

25.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Robuste Computer für's Auto

26.07.2017 | Seminare Workshops

Läuft wie am Schnürchen!

26.07.2017 | Seminare Workshops

Leicht ist manchmal ganz schön schwer!

26.07.2017 | Seminare Workshops