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 Tuberkulose: Neue Einblicke in den Erreger
10.10.2019 | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

nachricht Nanostrukturen helfen, die Haftung von Krankenhauskeimen zu reduzieren
10.10.2019 | Universität des Saarlandes

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: Controlling superconducting regions within an exotic metal

Superconductivity has fascinated scientists for many years since it offers the potential to revolutionize current technologies. Materials only become superconductors - meaning that electrons can travel in them with no resistance - at very low temperatures. These days, this unique zero resistance superconductivity is commonly found in a number of technologies, such as magnetic resonance imaging (MRI).

Future technologies, however, will harness the total synchrony of electronic behavior in superconductors - a property called the phase. There is currently a...

Im Focus: Ultraschneller Blick in die Photochemie der Atmosphäre

Physiker des Labors für Attosekundenphysik haben erkundet, was mit Molekülen an den Oberflächen von nanoskopischen Aerosolen passiert, wenn sie unter Lichteinfluss geraten.

Kleinste Phänomene im Nanokosmos bestimmen unser Leben. Vieles, was wir in der Natur beobachten, beginnt als elementare Reaktion von Atomen oder Molekülen auf...

Im Focus: Wie entstehen die stärksten Magnete des Universums?

Wie kommt es, dass manche Neutronensterne zu den stärksten Magneten im Universum werden? Eine mögliche Antwort auf die Frage nach der Entstehung dieser sogenannten Magnetare hat ein deutsch-britisches Team von Astrophysikern gefunden. Die Forscher aus Heidelberg, Garching und Oxford konnten mit umfangreichen Computersimulationen nachvollziehen, wie sich bei der Verschmelzung von zwei Sternen starke Magnetfelder bilden. Explodieren solche Sterne in einer Supernova, könnten daraus Magnetare entstehen.

Wie entstehen die stärksten Magnete des Universums?

Im Focus: How Do the Strongest Magnets in the Universe Form?

How do some neutron stars become the strongest magnets in the Universe? A German-British team of astrophysicists has found a possible answer to the question of how these so-called magnetars form. Researchers from Heidelberg, Garching, and Oxford used large computer simulations to demonstrate how the merger of two stars creates strong magnetic fields. If such stars explode in supernovae, magnetars could result.

How Do the Strongest Magnets in the Universe Form?

Im Focus: Wenn die Erde flüssig wäre

Eine heisse, geschmolzene Erde wäre etwa 5% grösser als ihr festes Gegenstück. Zu diesem Ergebnis kommt eine Studie unter der Leitung von Forschenden der Universität Bern. Der Unterschied zwischen geschmolzenen und festen Gesteinsplaneten ist wichtig bei die Suche nach erdähnlichen Welten jenseits unseres Sonnensystems und für das Verständnis unserer eigenen Erde.

Gesteinsplaneten so gross wie die Erde sind für kosmische Massstäbe klein. Deshalb ist es ungemein schwierig, sie mit Teleskopen zu entdecken und zu...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Bildung.Regional.Digital: Tagung bietet Rüstzeug für den digitalen Unterricht von heute und morgen

10.10.2019 | Veranstaltungen

Zukunft Bau Kongress 2019 „JETZT! Bauen im Wandel“

10.10.2019 | Veranstaltungen

Aktuelle Trends an den Finanzmärkten im Schnelldurchlauf

09.10.2019 | Veranstaltungen

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

Fraunhofer IZM setzt das E-Auto auf die Überholspur

11.10.2019 | Energie und Elektrotechnik

IVAM-Produktmarkt auf der COMPAMED 2019: Keine Digitalisierung in der Medizintechnik ohne Mikrotechnologien

11.10.2019 | Messenachrichten

Kryptografie für das Auto der Zukunft

11.10.2019 | Informationstechnologie

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