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Makromolekulare Chemie: Leichtere Polymerverarbeitung durch Nanoröhrchen

Ein bekanntes Problem bei der Verarbeitung von Polymeren kann durch die Zugabe von Kohlenstoff-Nanoröhrchen gelöst werden, wie Semen Kherchenko und andere Wissenschaftler des National Institute of Standards and Technology (NIST) in Gaithersburg zeigen konnten. Dabei genügen kleinste Mengen der Nanoröhrchen um das Fließverhalten der Polymerschmelze entscheidend zu beeinflussen.

Polymer mit und ohne Zusatz von Nanoröhrchen | Seitenansicht zweier Polymerstränge (linkes Bild) und ihr jeweiliger Querschnitt (rechtes Bild). Der dunkle Strang ist durch die Zugabe von Nanoröhrchen nicht aufgequollen.
Bei der Verarbeitung von Kunststoffen werden häufig Extruder eingesetzt, um diese unter Druck in Form zu spritzen. Die meisten Polymere quellen allerdings auf, sobald sie die Düse des Extruders verlassen. Ein so aufgequollener Kunststoff ist meist deformiert und kann nur langsam verarbeitet werden. Die Forscher ersetzten nun weniger als ein Prozent des Volumens einer Polypropylen-Schmelze durch Nanoröhrchen und fanden, dass sich das Polymer bei Verlassen des Extruders zusammenzog anstatt aufzuquellen – ein Effekt der für die Verarbeitung weitaus günstiger ist.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen werden bereits als Zusätze für Farben und Beschichtungen – etwa für elektrische Bauteile – eingesetzt. Schon in kleinen Konzentrationen beeinflussen sie die Eigenschaften von Kunststoffen erheblich, sodass diese zum Beispiel elektrischen Strom besser leiten. In dem von den Wissenschaftlern untersuchten Polymer wird dies offenbar dadurch ermöglicht, dass die langen Röhrchen sich zu einem dichten und stabilen Netz verweben.

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