Selbstheilendes Plastik

News: Selbstheilendes Plastik

Kunststoffe sind in unserer Welt allgegenwärtig. Sie sind vergleichsweise einfach und damit auch recht preiswert für ganz unterschiedliche Anwendungen herstellbar. Doch sind sie erst einmal entzwei, so landen sie doch meist umgehend auf dem Müll. Das muss in Zukunft vielleicht nicht mehr so sein, denn Forschern ist es nun gelungen, einen Kunststoff herzustellen, der sich selbst repariert.

Thorsten Krome

Das Leben hat gegenüber allem Künstlichen einen entscheidenden Vorteil: Es hat die Fähigkeit der Selbstheilung. Verletzen wir uns, so schließt sich die Wunde nach einiger Zeit, und oftmals bleibt noch nicht einmal eine Narbe zurück. Brechen wir uns einen Knochen, so braucht es zwar einige Zeit und vor allem Ruhe, aber wenn alles glatt läuft, ist nach einigen Wochen bis Monaten von dem einstigen Bruch nichts mehr zu spüren, und die Knochen sind wieder so stabil wie eh und je.

Ganz anders in der künstlichen Welt, die wir uns geschaffen haben: Ein Auto, das wir vor den Baum setzen, bleibt kaputt. Das zerbrochene Fensterglas macht keine Anstalten, sich wieder zu regenerieren. Und auch so mancher vermeintlich robuste Plastikgegenstand bleibt – einmal zu stark beansprucht – unbrauchbar.

Zumindest das letzte Beispiel könnte vielleicht bald der Vergangenheit angehören, denn Scott White und seine Kollegen von der University of Illinois in Urbana-Champaign erfanden einen Kunststoff, der die Fähigkeit hat, sich bei Bedarf selbst zu heilen. Dazu mischten die Forscher einen Katalysator zur Kunststoffbildung mit verstärkten Fasern in einen Epoxidharz. Außerdem fügten sie hundert Mikrometer kleine Kügelchen gefüllt mit DCPD – Dicyclopentadien –, einer Kunststoff-bildenden Flüssigkeit, hinzu. Anschließend ließen die Forscher die Mischung aushärten.

Den fertigen Kunststoff verbogen sie anschließend, bis sich kleine Risse in dem Material ausbildeten. In diesem Moment brachen auch die Kapseln mit DCPD auf, und die Flüssigkeit ergoss sich in die Bruchstellen. Sobald das Kunststoffausgangsmaterial mit dem Katalysator in Kontakt geriet, setzte die Polymerisation ein, und die Flüssigkeit härtete zu einem festen Kunststoff aus, der die Risse füllte. "Häufig ereignen sich Brüche tief im Material, wo ihr Nachweis schwer fällt und die Reparatur nahezu unmöglich ist", weiß White. Mit dem neuen Verbundwerkstoff stellen solche Fälle kein Problem mehr dar. Immerhin erlangt das "geheilte" Material mit dem Trick 75 Prozent seiner ursprünglichen Festigkeit wieder.

"Diese Technik kann die Lebensdauer von Komponenten vielleicht auf das zwei- bis dreifache verlängern", schwärmt White. So ließe sich auch die Haltbarkeit von Platinen für elektronische Bauteile deutlich verbessern, und auch medizinische Implantate könnten erheblich von dem neuen Verbundwerkstoff profitieren.