Haltbare Werkstoffe
Forscherteam in Leoben entwickelt intelligente Kunststoffe, die sich selbst heilen können
Ewig haltbare Werkstoffe sind ein lang gehegter Wunsch der Menschheit. Was die Natur in einem Jahrmillionen andauernden Evolutionsprozess geschafft hat – nämlich Beschädigungen in einem biologischen Gewebe wirksam zu heilen – das versuchen seit kurzem Chemiker am Polymer Competence Center Leoben ( Stmk.) auf Kunststoffe zu übertragen.
Dr. Sandra Schlögl und ihr Team entwickeln neue intelligente Kunststoffe, die auf äußere Reize wie Temperatur und Licht reagieren und diesen Reiz als Triebkraft für die kontrollierte Heilung von Materialschädigungen nutzen. „ Durch grundlegende Arbeiten zu Aufbau und Wirkungsweise von selbstheilenden Kunststoffen ist es uns gelungen, neue Makromoleküle mit lichtgesteuerten und reversibel wiederherstellbaren Funktionen zu produzieren“, so Schlögl. „ Diese Makromoleküle haben die Fähigkeit, natürlich ablaufende Selbstheilungsprozesse nachzuahmen und eingebrachte Risse unter Bestrahlung mit ultraviolettem Licht selbständig zu schließen.“
Die Schädigung wird auf molekularer und makros- kopischer Ebene repariert, so dass die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften des Kunststoffes nach dem Heilungsschritt wiederhergestellt sind. Das gelingt auch, wenn der Riss mehrmals an derselben Stelle im Material auftritt. Die ausgeklügelte Architektur der Makromoleküle ermöglicht auch eine einfache optische Detektion von Mikrorissen in Kunststoffen, da die mechanische Schädigung Farbstoffe aktiviert, die unter ultraviolettem Licht intensiv leuchten.
Unter dem Gesichtspunkt der Nachhaltigkeit und Ressourcen- Schonung stellen selbstheilende Materialien innovative Werkstoffe für viele Industriezweige dar. Prominente Beispiele sind Lacke, antikorrosive Beschichtungen oder Verbundmaterialien für den Automobil- und Mikroelektronikbereich. Ist dann doch einmal das Lebensende des Produktes erreicht, sind diese neuen Kunststoffe leicht wiederzuverwerten. Bei Temperaturen über 100 Grad Celsius wird das Material chemisch abgebaut und in seine Ausgangsbestandteile zerlegt. Somit wird der selbstheilende Kunststoff wieder eingeschmolzen und ist bereit für eine neue Anwendung.
Die Forschungsarbeiten von Dr. Sandra Schlögl und ihrer Arbeitsgruppe werden von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft ( FFG) und den Ländern Steiermark, Niederösterreich und Oberösterreich unterstützt. In dieser Serie stellen wir Projekte von Spitzenforscherinnen und - forschern in Österreich vor. Ausuewmhlt werden sie von Prof. Dr. Georu Wick vom Biozentrum der Medizinischen Universitmt Innsbruck.
Es ist uns gelungen, neue MAkromoleküle mit liChtgesteuerten und reversiBel wiederherstellBAren Funktionen zu produzieren.
Dr. Sandra Schlögl