Materialforschung

Meldung vom Donnerstag, 21. April 2011 - Lackreparaturen am Auto könnten bald viel einfacher werden. Forscher aus den USA und der Schweiz haben einen Lack entwickelt, der unter UV-Licht schmilzt und sich so selbst heilen kann. Kleinere Kratzer schließen sich dann einfach wieder. Wie in der Fachzeitschrift "Nature" zu lesen ist, sind bislang nur Prototypen entwickelt worden. Die Wissenschaftler fordern die Industrie auf, ihre Ideen nun aufzugreifen. Außer auf lackierten Stoßstangen regen sie einen Einsatz des Materials auf Sonnenbrillen oder Uhren an.

Für den neuen Lack haben die Forscher durchsichtigen Kunststoff mit Metallionen verknüpft. Durch UV-Licht heizt sich das Metall so sehr auf, dass der Kunststoff schmilzt. Kleine Risse verschwinden dann von selbst.

Quelle: DRadio Wissen

 

 

Meldung vom 07.03.2008 - Nachgeahmte Haut der Meerestiere soll Elektroden für die Gehirnstimulation verbessern

Ein neuartiger Kunststoff imitiert die Haut von Seegurken: Er ändert seine Elastizität, wenn er mit Wasser in Berührung kommt. Im trockenen Zustand ist das Material steif, im nassen hingegen weich und flexibel. Nach einem ähnlichen Prinzip können auch die auf dem Meeresboden lebenden Seegurken innerhalb von Sekunden ihre Haut versteifen. In Zukunft könnte der Kunststoff unter anderem für medizinische Implantate wie Hirnschrittmacher eingesetzt werden, glaubt das Entwicklerteam von der Case-Western-Reserve-Universität in Cleveland. Das Material soll die Verträglichkeit und die Effizienz der Elektroden verbessern, die beispielsweise Parkinsonpatienten oder Epileptikern eingesetzt werden, hofft der Forschungsleiter Jeffrey Capadona.

Bestimmte Seegurkenarten können die Elastizität ihrer Haut reversibel um den Faktor zehn verändern: Werden Sensoren im Gewebe der Stachelhäuter gereizt, so versteift sich ihre Haut. Auf diese Weise verteidigen sich die ansonsten relativ hilflosen Tiere gegen Fressfeinde. Den Forschern um Capadona ist es nun gelungen, diesen Effekt in einem künstlichen Material nachzuahmen. Dazu vermischten sie einen elastischen Kunststoff mit Nanofasern aus Zellulose, die aus der Haut von Manteltieren stammen, einem weiteren urtümlichen Meeresbewohner. Wird das so entstandene Material mit einer sulfathaltigen Lösung behandelt, das die Wechselwirkung der Nanofasern untereinander beeinflusst, kann es seine Elastizität sogar um das 40-fache verändern.

Gesteuert wird diese Veränderung durch den Kontakt mit Wasser: In wässriger Umgebung löst sich die Vernetzung der Fasern und der Kunststoff wird weich. Verdunstet die Feuchtigkeit wieder, bilden die Zellulosestränge erneut ein Netz, und das Material versteift sich wieder. Eine mögliche Verwendung für dieses Material sehen die Forscher in der Gehirnchirurgie. Seit einigen Jahren kommen dort Elektroden, die direkt in das Gehirn von Patienten eingepflanzt werden, bei der Behandlung von Parkinson-Kranken und Schlaganfall-Patienten zum Einsatz. Die Wirkung dieser Implantate lässt allerdings häufig innerhalb einiger Monate nach. Dafür könnte nach Ansicht der Forscher der Gegensatz zwischen harten Elektroden und weichem Gehirngewebe verantwortlich sein, der das Gehirn auf Dauer dazu bringt, die Elektroden in festes Narbengewebe einzuspinnen. Die Elektroden müssen jedoch eine gewisse Härte aufweisen, um während der Operation die feste Hirnhaut zu durchdringen.

Materialien wie der neue Kunststoff leisten beides, erklären die Forscher: Sie sind fest genug für die Implantation und werden an Ort und Stelle weich und flexibel wie das Hirngewebe selbst. Daher wollen die Wissenschaftler ihre künstliche Seegurkenhaut, die aktuell noch nicht die benötigte Festigkeit erreicht, in Zukunft weiter verbessern.

Jeffrey Capadona (Case-Western-Reserve-Universität, Cleveland) et al.: Science, Band 319, S. 1370

wissenschaft.de – Markus Zens

Meldung vom 07.12.2007 - Forscher konstruieren neuartiges ölabweisendes Gewebe

Ingenieure des Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Cambridge haben ein stark ölabweisendes Gewebe entwickelt. Flüssigkeiten mit geringer Oberflächenspannung wie Kohlenwasserstoffe perlen von der Oberfläche einfach ab. Verantwortlich dafür sind die chemischen Eigenschaften des Materials und seine besondere Oberflächenbeschaffenheit.

In der Natur gibt es keine stark ölabweisenden Oberflächen, wogegen es eine ganze Reihe Materialien gibt, die Wasser abweisen, wie zum Beispiel Blätter. Der für dieses Verhalten verantwortliche Effekt beruht auf dem Unterschied in der Oberflächenspannung der Flüssigkeiten. Wasser hat eine hohe Oberflächenspannung und bildet Tropfen, die zum Beispiel auf einem frisch gewachsten Auto abperlen. Öl und andere Kohlenwasserstoffe haben eine niedrige Oberflächenspannung und breiten sich auf Oberflächen aus. Daher perlt Wasser von Vogelfedern ab, aber Öl kann nur mit einem Lösungsmittel aus dem Gefieder entfernt werden.

Die Forscher lösten dieses Problem der Oberflächenspannung mit einem Material aus speziellen Mikrofasern, die Flüssigkeitstropfen abperlen lassen. Die Kunstfasern bestehen unter anderem aus dem synthetischen Molekül FluoroPOSS, das eine extrem niedrige Oberflächenenergie besitzt. Das raue Material weist zudem Strukturen aus winzigen Trögen und Säulen auf, die durch die entstehenden konkaven Formen zu dem abstoßenden Effekt beitragen.

Die Wissenschafter können mit der Faser Gewebe konstruieren, die verschiedene Kohlenwasserstoffe abweisen und damit zum Beispiel bestimmte Kohlenwasserstoffe von Wasser trennen können. Auch lassen sich die Fasern auf unterschiedliche Oberflächen auftragen, beispielsweise Metall, Glas, Kunststoffe oder sogar organische Oberflächen wie Blätter. Die Technik könnte bei Komponenten in der Luft- und Raumfahrt Anwendung finden, die sich auf keinen Fall mit Öl oder Treibstoff vollsaugen dürfen.

Anish Tuteja (Massachusetts Institute
of Technology, Cambridge) et al.: Science, Bd. 318, S. 1618

wissenschaft.de – Gesa Graser