Neuer Kunststoff ist hart und weich zugleich
Inspiriert von Haut, Muskeln, Bäumen und Schalentiere haben Forscher der University of Texas at Austin einen neuen Kunststoff entwickelt, der stellenweise weich und dehnbar, an anderen Stelle hart und starr ist.
09.01.2023
Das erreichen sie mit dem blauen Licht einer Leuchtdiode. Wo es auftrifft, wird das neue Kunststoffmaterial härter, während es in den unbeleuchteten Bereichen seine weiche Konsistenz behält. Die unterschiedlichen Materialeigenschaften lassen sich gezielt in Abhängigkeit von der späteren Verwendung herstellen.
Katalysator erfolgskritisch
Zachariah Page und sein Team stellen sich vor, das Material als flexible Grundlage zu verwenden, um elektronische Komponenten in medizinischen Geräten oder tragbaren Technologien zu verankern. In der Robotik seien derartige Materialien wünschenswert, um Bewegung und Haltbarkeit zu verbessern.
Die Forscher haben mit einem Monomer, einem kleinen Molekül, begonnen, das sich mit anderen verbindet, sodass größere Strukturen entstehen, die Polymere genannt werden. Nachdem sie ein Dutzend Katalysatoren getestet hatten, fanden sie einen, der, wenn er zu ihren Monomeren hinzugefügt und sichtbarem Licht ausgesetzt wurde, zu einem teilkristallinen Polymer führte, das synthetischem Kautschuk ähnelt. Durch Bestrahlung mit blauem Licht ließen sich bestimmte Bereiche verhärten.
Billig und energieeffizient
Die Reaktion findet bei Raumtemperatur statt. Das Monomer und der Katalysator sind kommerziell erhältlich. Die Reaktion dauert weniger als eine Stunde und minimiert den Einsatz gefährlicher Abfälle, was den Prozess schnell, kostengünstig, energieeffizient und umweltfreundlich macht. „Wir freuen uns darauf, Methoden zur Anwendung dieser Chemie auf die Herstellung von 3D-Objekten zu erforschen, die sowohl harte als auch weiche Komponenten enthalten“, sagt Pages Doktorand Adrian Rylski.
Bisherige Versuche, Materialien mit punktuell unterschiedlichen Eigenschaften herzustellen, scheiterten. Page kennt auch den Grund: „Wenn Materialien zusammengebracht werden, insbesondere wenn sie sehr unterschiedliche mechanische Eigenschaften haben, gehen sie keine feste Verbindung ein.“ Sie würden zerfallen oder reißen an den Verbindungsstellen der verschiedenen Werkstoffe. Diese Hürde habe das Team erfolgreich gemeistert.
Weitere Informationen gibt es hier.
