35 Millimeter in 20 Minuten repariert 14.05.2014, 10:00 Uhr

Nachwachsender Kunststoff schließt Wunden wie ein Gewebe

Ein sich selbst reparierender Kunststoff auf Basis zwei verschiedener Chemikalien ist die Lösung für kleine Schäden im Alltag. Das synthetische Material repariert sich selbständig und bildet Gewebe nach. Forscher halten den Einsatz des Kunststoff-Materials in der Luft- und Raumfahrt für möglich. 

Forscher der University of Illinois in Urbana-Champaign haben einen Kunststoff entwickelt, der bei Rissen oder Löchern ähnlich wie verletzte Haut wieder zusammenwächst. 

Forscher der University of Illinois in Urbana-Champaign haben einen Kunststoff entwickelt, der bei Rissen oder Löchern ähnlich wie verletzte Haut wieder zusammenwächst. 

Foto: Screenshot ingenieur.de/University of Illinois

Was zunächst völlig normal aussieht, ist eine technische Sensation: Die selbstwachsende Kunststofffolie besteht aus winzigen Kapillaren, die mit zwei verschiedenen Chemikalien gefüllt sind. Wird der Kunststoff verletzt, läuft die Flüssigkeit aus und legt sich um die beschädigte Stelle herum. Dort mischen sich die zwei Komponenten und es entsteht ein dickflüssiges Gel, das wie ein Zwei-Komponentenkleber reagiert und aushärtet. Es fließt immer weiter Flüssigkeit nach bis die beschädigte Stelle gefüllt ist.

„Zum ersten Mal haben wir gezeigt, dass ein strukturelles Polymer verlorenes Material regenerieren kann“, berichten die Forscher im Fachmagazin „Science“. „Das Material kann tatsächlich wachsen.“

Repariert ähnlich wie nachwachsendes Gewebe bei Organismen

Der US-amerikanische Chemiker Scott White und sein Team von der University of Illinois in Urbana-Champaign hat damit die Lösung für kleine Kunststoffschäden im Alltag gefunden. Es ist ein hochtechnologisches Material, das ähnlich wie bei Verletzungen an der Haut selbständig wieder zusammenwachsen kann.

Beschädigte Stelle wächst wieder zu: Die zwei Komponenten (rot und blau) vermischen sich und es entsteht ein dickflüssiges Gel, das wie ein Zwei-Komponentenkleber reagiert und aushärtet.

Beschädigte Stelle wächst wieder zu: Die zwei Komponenten (rot und blau) vermischen sich und es entsteht ein dickflüssiges Gel, das wie ein Zwei-Komponentenkleber reagiert und aushärtet.

Foto: Screenshot ingenieur. de/University of Illinois

„Wir haben damit demonstriert, dass sich ein nichtlebendiges, synthetisches Material auf ähnliche Weise reparieren kann wie nachwachsendes Gewebe bei Organismen“, berichtet der Forscher Jeffry Moore.

Genauso stabil wie der restliche Kunststoff

Mithilfe des Gels entsteht ein Gerüst in der beschädigten Zone, auf dem sich das neue Material Stück für Stück ausbreiten und füllen kann, bis das Loch geschlossen ist, ohne dass es nach unten wegtropft. Dies ermöglicht daher auch die Reparatur von größeren Schäden und Mehrfachverletzungen. Am Ende der Reparaturarbeiten festigt sich das Material bis es genauso stabil ist wie der restliche Kunststoff.

Bei den Labortests konnten Löcher bis zu 35 Millimeter Durchmesser in nur 20 Minuten repariert werden.

Bei den Labortests konnten Löcher bis zu 35 Millimeter Durchmesser in nur 20 Minuten repariert werden.

Foto: Screenshot ingenieur.de/University of Illinois

White testete den Reparaturvorgang mit seinem Team in verschiedenen Versuchen. Dabei konnten Löcher bis zu 35 Millimeter Durchmesser in nur 20 Minuten repariert werden. Das neu entstandene Kunststoffmaterial war genauso dick und fast ebenso stabil wie das Ursprungsmaterial.

Eine Besonderheit des Materials ist die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Kunststoffarten. Das Gel kann an die Kunststoffeigenschaften und den Schadens angepasst werden, so dass es entsprechend schneller oder langsamer aushärtet.

Flugzeugindustrie sowie Luft- und Raumfahrt im Visier

Künftig können somit nicht nur kleine Alltagsschäden wie Löcher im Handydisplay oder Schäden an der Autostoßstange repariert werden. Das Material lässt sich an Objekten aller Art einsetzen.

Forscher denken insbesondere darüber nach, den selbstreparierenden Kunststoff überall dort einzusetzen, wo eine Reparatur besonders schwierig oder gar unmöglich ist, wie in der Luft- und Raumfahrt und in der Flugzeugindustrie. Insbesondere im Militär könnte diese Anwendung von Bedeutung werden, wenn sich während eines Fluges Einschusslöcher selbständig wieder schließen könnten.

Die US-Luftwaffe ist auf jeden Fall an weiteren Forschungsergebnissen interessiert und unterstützt White und sein Team mit finanziellen Mitteln. Die Forscher entwickeln jetzt weitere Gel-Bausteine, um noch andere Kunststoffe selbstheilend zu machen.

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