Unkaputtbare Dinge sind eine Erfindung der Werbung. Sogar Kunststoffbauteile, die hohe mechanische Belastungen aushalten m\u00fcssen, k\u00f6nnen brechen. Ursache daf\u00fcr sind Mikrorisse, die in jedem Bauteil vorhanden sein k\u00f6nnen. Um das Risswachstum zu stoppen, haben Forscher jetzt elastische Polymere entwickelt, die sich selbst heilen.<\/b><\/p>\n
V\u00f6llig unerwartet kann es passieren: Autoreifen platzen, Dichtungsringe versagen, auch der viel geliebte Panton Chair, der freischwingende Kunststoffstuhl, wird rissig und das Material erm\u00fcdet. Ursache ist oftmals pl\u00f6tzliches, unvorhergesehenes Materialversagen \u2013 ausgel\u00f6st durch Mikrorisse, die in jedem Bauteil vorhanden sein k\u00f6nnen. Diese Risse wachsen langsam oder schnell, sie sind jedoch kaum zu erkennen. Dies gilt auch f\u00fcr Br\u00fcche in Bauteilen aus elastisch verformbarem Kunststoff. Dichtungsringe oder etwa Reifen bestehen aus solchen Elastomeren, die hohen mechanischen Belastungen besonders gut standhalten.<\/p>\n
Um das Risswachstum bereits in der Anfangsphase zu unterbinden und spontanes Materialversagen zu vermeiden, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen jetzt im BMBF-Projekt \u00bbOSIRIS\u00ab selbstheilende Elastomere entwickelt, die sich autonom reparieren k\u00f6nnen. Inspirationsquelle waren der Kautschukbaum Hevea brasiliensis<\/i> und milchsaftf\u00fchrende Pflanzen wie die Birkenfeige, die durch den Projektpartner Plant Biomechanics Group Freiberg detailliert untersucht werden. Der Milchsaft enth\u00e4lt Kapseln, die mit dem Protein Hevein gef\u00fcllt sind. Wird der Kautschukbaum verletzt, so tritt der Milchsaft aus, die Kapseln brechen auf und setzen Hevein frei. Das Protein vernetzt dann die ebenfalls im Milchsaft enthaltenen Latexpartikel zu einem Wundverschluss.<\/p>\n
Dieses Prinzip \u00fcbertrugen die Wissenschaftler auf Elastomere. \u00bbUm in Kunststoffen einen Selbstheilungsprozess anzuregen, haben wir Mikrokapseln mit einem klebenden Material, Polyisobutylen, beladen und in Elastomere aus synthetischem Kautschuk eingebracht. Wird Druck auf die Kapseln ausge\u00fcbt, platzen diese und sondern dabei das z\u00e4hfl\u00fcssige Material ab. Dieses vermischt sich mit den Polymerketten des Elastomers und verschlie\u00dft so die Risse\u00ab, erl\u00e4utert Dr. Anke Nellesen, Wissenschaftlerin am UMSICHT. \u00bbEs ist uns gelungen, produktionsstabile Kapseln herzustellen, allerdings brachten diese nicht den gew\u00fcnschten selbstreparierenden Effekt.\u00ab Gute Ergebnisse erzielten die Forscher hingegen, indem sie die Selbstheilungskomponente, also das Polyisobutylen, unverkapselt in das Elastomer einbrachten. So zeigten verschiedene Probek\u00f6rper aus unterschiedlichen synthetischen Kautschuken ein deutliches Selbstheilungsverhalten: Nach einer Heildauer von 24 Stunden betrug die wiederhergestellte Zugdehnung 40 Prozent.<\/p>\n
Noch bessere Ergebnisse erreichten die Experten jedoch, indem sie Elastomere mit Ionen ausstatteten. Auch bei dieser Methode diente der Kautschukbaum als Vorbild: Die bei einer Verletzung freigesetzten Hevein-Proteine verbinden sich durch Ionen miteinander und verkleben bei diesem Prozess \u2013 der Riss schlie\u00dft sich. Wird also das Material des Elastomers besch\u00e4digt, so suchen sich die gegens\u00e4tzlich geladenen Teilchen einen neuen Bindungspartner \u2013 ein Plus-Ion zieht ein Minus-Ion an und entfaltet so eine klebende Wirkung. \u00bbDurch das Beladen der Elastomere mit Ionen sorgen wir f\u00fcr einen stabilen Wundverschluss. Der Heilungsprozess kann beliebig oft stattfinden\u00ab, betont Nellesen den Vorteil gegen\u00fcber dem Mikrokapsel-Verfahren. \u00bbDuromere mit Selbstheilungsfunktion gibt es bereits. Sie kommen etwa in Form von sich selbst reparierenden Lacken im Automobilbereich zur Anwendung. Elastomere, die ihre Risse ohne Eingriff von au\u00dfen verschlie\u00dfen k\u00f6nnen, wurden bislang noch nicht entwickelt\u00ab, sagt die Wissenschaftlerin.<\/p>\n
Von der neuen Entwicklung k\u00f6nnte unter anderem die Automobilbranche profitieren. Der Prototyp einer sich selbst reparierenden Auspuffaufh\u00e4ngung ist auf der Hannover Messe vom 4. bis zum 8. April am Biokon-Gemeinschaftsstand in Halle 2 zu sehen. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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