Verbundmaterial repariert sich selbst
Mikrokapseln geben bei Rissen Polymere frei, die Lücken füllen
Champaign (pte087/14.02.2001/18:00) Materialforscher um Scott White, Professor für aeronautisches und astronautisches Ingenieurwesen an der University of Illinois http://www.uiuc.edu/, haben sich von der Natur inspirieren lassen und ein Kunststoffmaterial entwickelt, das auf Risse oder Brüche mit einem autonomen Reparaturversuch reagiert. Im typischen Polymer sind interne Risse und vor allem Mikrorisse schwer zu entdecken und noch schwerer zu reparieren, können aber die Stabilität des Materials stark beeinträchtigen. In dem neuen Material beginnt der "Heilprozess", sobald der Riss auftritt, so White. Diese Eigenschaft könnte die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von hitzehärtbaren Polymeren erhöhen, die in einem breiten Feld von Mikroelektronik bis Luftfahrt ihre Anwendung finden, schreiben die Forscher im Fachblatt Nature http://www.nature.com/.
In einem strukturellen Polymer-Grundgerüst beherbergt das Verbundmaterial eine Katalysatorsubstanz und winzige Kapseln von nur 100 Mikron Durchmesser, die die "Heilsubstanz" enthalten. Sobald das Material aufreißt, reißen die Mikrokapseln und entlassen die Reparatursubstanz per Kapillarwirkung in die beschädigte Region, erklärt White. Kommt die Substanz mit dem eingebetteten Katalysator in Kontakt, beginne eine Polymerisation, die die offenen Riss-Seiten binde und den Riss damit schließe. In Bruch-Test erreichte das selbstheilende Material nach einem Riss wieder bis zu 75 Prozent seiner ursprünglichen Stärke.
Auch die negativen Wirkungen von Wasser oder Luft, die bestehende Risse per Aufweichen oder Oxidieren oft verschlimmerten, unterbleiben bei dem selbstheilenden Material, so White. Die Technologie könne die Lebensdauer struktureller Bauteile möglicherweise um das Zwei- bis Dreifache verlängern. Ein vielversprechender Einsatzort für das Material sind unter anderem die Basisplatten für elektronische Schaltkreise, bei denen Mikrorisse gleichzeitig zu mechanischem und zu elektrischem Versagen führen können.
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