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Materialwissenschaft: Molekulare Umordnung in Plastik gemessen

Kunststoffe lassen sich biegen, ohne dabei sofort auseinander zu brechen. Diese Eigenschaft beruht darauf, dass die Materialien große Mengen an Energie durch Molekülbewegungen aufnehmen können. Forscher der University of Wisconsin-Madison haben nun diese Umordnungsprozesse direkt gemessen.

In ihrem Experiment untersuchten sie mit optischen Verfahren den glasähnlichen Kunststoff Polymethylmethacrylat (PMMA), auch bekannt als Plexiglas oder Acrylglas, während sie an diesem zogen. Die Bewegung der Moleküle im Kunststoff erhöhte sich demnach drastisch, sobald eine genügend große Kraft darauf ausgeübt wurde. Bis zu 1000 Mal schneller als im ungestörten Zustand ordneten sich die Verbindungen um, berichten Mark Ediger und seine Kollegen.

Die Ergebnisse der Forscher würden zudem nahelegen, dass die Mobilität der Moleküle nicht allein von der unmittelbaren Kraftwirkung abhängt, sondern auch von deren Verlauf und vorangegangenen Verformungen. In jedem Fall bestätigen sie aber, dass sich der Kunststoff in eine Art viskose Flüssigkeit verwandle, wenn eine Kraft auf ihn wirkt. Dieser Ansatz wurde bereits 1936 von dem Chemiker Henry Eyring vorgeschlagen und seither weiter verfeinert.

Kunststoffe sind hart und widerstandsfähig, aber auch leicht und praktikabel, weshalb sie in vielen Bereichen von Elektronik bis hin zu Flugzeugen vermehrt zum Einsatz kommen. Umso wichtiger wird es die grundlegenden Eigenschaften und die langfristige Stabilität dieser Materialien unter einer Reihe von physikalischen Bedingungen wie Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit zu verstehen. (mp)

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