„Wunder-Plastik“ umfassend flexibel nutzbar
Forscher der Universität Tokio um Shota Ando haben einen neuen Kunststoff mit bislang unerreichten Eigenschaften entwickelt. Er ist fester als bisher genutztes Material, lässt sich bei einer Temperatur von 150 Grad Celsius verformen, hat ein Formgedächtnis, heilt sich bei Beschädigung selbst und lässt sich, wenn es nicht mehr gebraucht wird, bei mäßigen Temperaturen und durch Zugabe eines Lösungsmittels in seine Bestandteile zerlegen. Daraus kann neuer Kunststoff hergestellt werden.
21.11.2023
Sollten Bauteile aus diesem Material ins Meer gelangen, lösen sie sich binnen 30 Tagen zu 25 Prozent auf.
Zusatzmolekül gegen Sprödigkeit
Der neue Kunststoff basiert auf einem Epoxidharz-Vitrimer. Vitrimere sind eine relativ neue Klasse von Kunststoffen, die bei Temperaturen deutlich unter 100 Grad Celsius fest sind – wie Duroplaste, die zur Herstellung von hitzebeständigem Geschirr verwendet werden – sich aber bei höheren Temperaturen umformen lassen. Dazu gehören Thermoplaste, die für Plastikflaschen verwendet werden. Allerdings sind sie typischerweise spröde und lassen sich kaum dehnen, ohne zu zerbrechen.
Durch die Zugabe des Moleküls Polyrotaxan konnten die Forscher eine deutlich verbesserte Version erschaffen. „Unser Kunststoff ist mehr als fünfmal so bruchfest wie ein typischer Epoxidharz-Vitrimer. Außerdem repariert er sich 15 Mal schneller, kann seine ursprünglich gespeicherte Form doppelt so schnell wiederherstellen und wird zehnmal schneller chemisch recycelt als das reine Vitrimer“, so Ando. Bei einem Test, bei dem der Kunststoff mit einem Skalpell geritzt wurde, heilte er innerhalb von 60 Sekunden aus, während er mit einem Haarföhn erwärmt wurde.
Haarföhn glättet Kleidungsstücke
Von der Technik bis zur Mode, von der Robotik bis zur Medizin sieht das Team sowohl praktische als auch spielerische Anwendungen. „Infrastrukturmaterialien für Straßen und Brücken enthalten oft Epoxidharze. Durch den Einsatz des neuen Kunststoffs könnten diese Bauteile leichter gewartet werden, da sie stärker und durch Wärme heilbar sind. Im Gegensatz zu herkömmlichen Epoxidharzen ist dieses neue Material hart, aber dehnbar, sodass zu erwarten ist, dass es auch Bauteile unterschiedlicher Härte und Dehnfähigkeit fest verbindet, wie sie beispielsweise im Fahrzeugbau eingesetzt werden. Und Kleidungsstücke können mit einem Föhn geglättet werden“, sagt Ando.
Die Originalpublikation können Sie hier auf englisch nachlesen.
