Materialwissenschaft: Yin und Yang mit Selbstheilungskräften

Schon seit Längerem sind Forscher auf der Suche nach Materialien, die sich selbst reparieren können und gleichzeitig ihre Farbe bewahren. Ein Team aus China hat nun ein entsprechendes Gel entwickelt.
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Yin-Yang-Symbol aus einem selbstheilenden Strukturfarbgel
© Yuanjin Zhao, Southeast University Nanjing
(Ausschnitt)
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Farbecht und trotzdem widerstandsfähig: Chinesischen Wissenschaftlern ist es gelungen, ein stabiles Hydrogel zu entwickeln, das sich nicht nur selbst wieder zusammenflicken kann, sondern auch Strukturfarben aufweist. Diese basieren nicht auf farbigen Zusatzstoffen, sondern verdanken ihre Kolorierung Nanostrukturen an ihrer Oberfläche, die mit dem Licht in Wechselwirkung treten. Das sorgt dafür, dass sie anders als gewöhnliche Farbstoffe weder verblassen noch ausbleichen. Solchen Materialien Selbstheilungskräfte zu verleihen, wie sie etwa manche Tierarten und inzwischen auch einige Gele aus dem Labor besitzen, bereitete Forschern jedoch lange Kopfzerbrechen. Denn würden sich etwa Löcher darin von selbst wieder schließen, könnte das auch die Nanostrukturen an der Oberfläche durcheinanderbringen und so den Farbeindruck zunichtemachen.

Fanfan Fu und Kollegen von der Southeast University lösten dieses Problem nun, indem sie ein Hydrogel kreierten, das aus zwei Schichten besteht, einer Strukturfarbschicht und einer selbstheilenden, wie die Forscher in den "Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America" (PNAS) berichten. Mit ihrem Gel lassen sich beliebig zwei- und dreidimensionale Strukturen formen, wie etwa das oben dargestellte Yin-Yang-Symbol. Würde man es in der Mitte zerschneiden, könnten sich die beiden Hälften nahtlos wieder aneinanderfügen, ohne dass ihre Farben verloren gingen.