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 Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund
22.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF

nachricht Nah dran an der Fiktion: Die Außenhaut für das Raumschiff „Enterprise“?
22.06.2018 | Technische Universität Chemnitz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

Stellarator-Rekord für Fusionsprodukt / Erste Bestätigung für Optimierung

Höhere Temperaturen und Dichten des Plasmas, längere Pulse und den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt hat Wendelstein 7-X in der...

Im Focus: Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

Bei der Entwicklung innovativer Superrechner-Architekturen ist Europa dabei, die Führung zu übernehmen. Leuchtendes Beispiel hierfür ist der neue Höchstleistungsrechner, der in diesen Tagen am Jülicher Supercomputing Centre (JSC) an den Start geht. JUWELS ist ein Meilenstein hin zu einer neuen Generation von hochflexiblen modularen Supercomputern, die auf ein erweitertes Aufgabenspektrum abzielen – von Big-Data-Anwendungen bis hin zu rechenaufwändigen Simulationen. Allein mit seinem ersten Modul qualifizierte er sich als Nummer 1 der deutschen Rechner für die TOP500-Liste der schnellsten Computer der Welt, die heute erschienen ist.

Das System wird im Rahmen des von Bund und Sitzländern getragenen Gauß Centre for Supercomputing finanziert und eingesetzt.

Im Focus: Superconducting vortices quantize ordinary metal

Russian researchers together with their French colleagues discovered that a genuine feature of superconductors -- quantum Abrikosov vortices of supercurrent -- can also exist in an ordinary nonsuperconducting metal put into contact with a superconductor. The observation of these vortices provides direct evidence of induced quantum coherence. The pioneering experimental observation was supported by a first-ever numerical model that describes the induced vortices in finer detail.

These fundamental results, published in the journal Nature Communications, enable a better understanding and description of the processes occurring at the...

Im Focus: Leichter abheben: Fraunhofer LBF entwickelt Flugzeugrad aus Faser-Kunststoff-Verbund

Noch mehr Reichweite oder noch mehr Nutzlast - das wünschen sich Fluggesellschaften für ihre Flugzeuge. Wegen ihrer hohen spezifischen Steifigkeiten und Festigkeiten kommen daher zunehmend leichte Faser-Kunststoff-Verbunde zum Einsatz. Bei Rümpfen oder Tragflächen sind permanent Innovationen in diese Richtung zu beobachten. Um dieses Innovationsfeld auch für Flugzeugräder zu erschließen, hat das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF jetzt ein neues EU-Forschungsvorhaben gestartet. Ziel ist die Entwicklung eines ersten CFK-Bugrads für einen Airbus A320. Dabei wollen die Forscher ein Leichtbaupotential von bis zu 40 Prozent aufzeigen.

Faser-Kunststoff-Verbunde sind in der Luftfahrt bei zahlreichen Bauteilen bereits das Material der Wahl. So liegt beim Airbus A380 der Anteil an...

Im Focus: IT-Sicherheit beim autonomen Fahren

FH St. Pölten entwickelt neue Methode für sicheren Informationsaustausch zwischen Fahrzeugen mittels Funkdaten

Neue technische Errungenschaften wie das Internet der Dinge oder die direkte drahtlose Kommunikation zwischen Objekten erhöhen den Bedarf an effizienter...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Neueste Entwicklungen in Forschung und Technik

25.06.2018 | Veranstaltungen

Wheat Initiative holt Weizenforscher aus aller Welt an einen Tisch

25.06.2018 | Veranstaltungen

Leben im Plastikzeitalter: Wie ist ein nachhaltiger Umgang mit Plastik möglich?

21.06.2018 | Veranstaltungen

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

Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord

25.06.2018 | Physik Astronomie

Schnell und innovativ: Jülicher Superrechner ist eine Neuentwicklung aus Europa

25.06.2018 | Informationstechnologie

Leuchtfeuer in der Produktion

25.06.2018 | Energie und Elektrotechnik

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