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Unsinkbares Schlauchboot ein Stück näher

26.09.2011
Schweizer Forscher entwickeln selbstreparierende Membran
Forscher an der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) haben eine Kunststoffmembran entwickelt, die dank einer Polyurethan-Schaum-Beschichtung den Druckverlust nach einer Beschädigung stark verringern kann.

Die Idee für das geniale Prinzip kommt aus der Natur. Lianen nutzen eine ähnliche Technik, um Schäden erstzuversorgen. "Wir können Löcher so weit wieder verschließen, dass wir keinen Luftstrom mehr messen können. Für absolute Dichtheit muss allerdings eine herkömmliche Reperatur erfolgen", sagt Markus Rampf vom Center for Synergetic Structures der EMPA im Gespräch mit pressetext.

Gelöcherte Luftmatratzen

Wenn der verholzte äußere Mantel einer nordamerikanischen Lianenart beschädigt wird, dehnen sich Zellen der darunterliegenden Schicht schlagartig aus und verschließen die Wunde von innen. Diesen Prozess haben Forscher an der Universität Freiburg untersucht. An der EMPA wurde auf Basis dieser Ergebnisse jetzt eine Kunststoffmembran entwickelt, die das Verhalten der Lianen kopiert. Eine bloß einen Millimeter dicke Folie aus Polyvinylchlorid wird auf der Innenseite mit einem Millimeter Polyurethan-Schaum beschichtet, der bei jeder Verletzung der Außenschicht durch den entstehenden Überdruck aufquillt und die offene Stelle verschließt.

Im Laborversuch funktioniert die Membran schon gut. Eine Luftmatratze aus dem Spezialgewebe, die mit einer 2,5 Millimeter dicken Nadel punktiert wird, behält die Luft um ein Vielfaches länger. Nach der Beschädigung müsste man ein normales Badeutensil mit einem Volumen von 200 Litern alle fünf Minuten aufblasen. Die Spezialmatratze behält ihren Inhalt trotz des Einstichs etwa acht Stunden lang. "2,5 Millimeter entsprechen einem realistischen Schaden an einer Luftmatratze. Wir haben aber auch schon 5 mm Löcher geschafft", sagt Rampf.

Leichtbau-Materialien

Die Spezialbeschichtung soll schon bald auf den Markt kommen. Die Technologie kann nicht nur kleinere Löcher schließen, sondern auch die Haltbarkeit von Strukturen aus Kunststoffmembranen verlängern. Außer für Badehilfen kann die Technik auch zum Schutz von aufblasbaren Leichtbauelementen verwendet werden. "Der große Vorteil unseres Verfahrens ist, dass die Löcher praktisch sofort verschlossen werden. Andere Reperaturverfahren benötigen deutlich mehr Zeit", so Rampf. Der Experte erklärt außerdem, dass das Finden einer Lösung in der Natur kein Zufall war.

"Wir sind aktiv an Biologen herangetreten, um sie nach einer Lösung zu fragen. Die haben dann systematisch nach einem passenden Reparaturmechanismus gesucht. Dank der zunehmend besseren Systematik der interdisziplinären Vernetzung werden Konzepte aus der Natur immer häufiger in der Wissenschaft verwendet", erklärt Rampf.

Markus Keßler | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.empa.ch
http://www.uni-freiburg.de

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