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Selbstheilendes Material: Gefäßsystem und Pumpen machen Werkstück heil

Selbstheilendes Epoxidharz
Um einem Material künstlich Selbstheilungskräfte mitzugeben, haben Forscher die verschiedensten Ansätze ersonnen: Eingebaute Mikrokapseln könnten beispielsweise ein Reagens freisetzen, sobald sie bei einem Bruch zerrissen werden. Ein neuerer Trend, den Forscher seit einigen Jahren verfolgen, sieht ein eingebautes Gefäßsystem vor, durch das die helfende Flüssigkeit zur Schadstelle diffundiert.

Selbstheilendes Epoxidharz | Besonders viel versprechend werden Ansätze zum Bau selbstheilender Materialien offenbar dann, wenn sie eher auf Technik als auf Chemie setzen: In ihrer Studie pumpten Sottos und Kollegen Harz und Härter mit Hilfe externer Pumpen (über Eingänge an den beiden Seiten) ins Innere des Materials.
Nach Meinung von Wissenschaftlern um Nancy Sottos von der University of Illinois hat dieses Prinzip jedoch seine Mängel. Wenn man allein auf die Kapillarkraft vertraue, bekomme man nur schwer genügend Flüssigkeit zum Ort des Geschehens. Alternativ müsse man die Anzahl der Kanäle so stark erhöhen, dass die mechanische Belastbarkeit darunter zu leiden droht. Sottos und Kollegen haben daher ihre neueste Entwicklung an ein aktives Pumpsystem angeschlossen.

Ein Probenstück aus Epoxidharz, in das sie vier mikrometerfeine Kanäle eingossen, ließen sie unter Druck einen Riss bekommen. Anschließend pumpten sie mit einer Art Injektionsspritze flüssiges Harz und Härter durch die Kanäle. Die Flüssigkeiten breiteten sich im Innern aus und drangen bis zum Riss vor. Nach einer Aushärtezeit von 48 Stunden war das Probenstück wieder belastbar wie zuvor. Insgesamt 15 Mal konnten die Forscher diese Prozedur wiederholen.

Die Schwierigkeiten bei ihrem Ansatz liegen auf der Hand: Es sei vermutlich schwierig, das Pumpsystem im Endprodukt unterzubringen, meinen auch die Wissenschaftler. Außerdem benötige man ein Verfahren, um Risse zu erkennen und den Pumpvorgang in Gang zu setzen. Hierfür könne möglicherweise der Druckabfall im Gefäßsystem herangezogen werden, überlegen Sottos und Kollegen. Er lasse sich leicht detektieren. (jd)

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