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Materialwissenschaft: Neues Hydrogel aus Wasser und Ton

HydrogelLaden...
Gewöhnlicher Kunststoff wird aus Erdöl hergestellt und damit aus einer endlichen Ressource. Takuzo Aida von der Universität Tokio und seine Kollegen haben nun eine nachhaltige Alternative entwickelt: ein transparentes Gel auf Wasserbasis. Im Gegensatz zu früheren Hydrogelen besitzt es nicht nur selbstheilende Eigenschaften, sondern auch eine hohe mechanische Belastbarkeit.

Das transparente Hydrogel entsteht innerhalb von nur drei Minuten durch Mischen von Wasser (rund 97 Prozent) und Ton (drei Prozent) mit einer kleinen Menge an organischen Komponenten. Die elastische Masse wird allein durch nicht-kovalente Bindungen zusammengehalten, so die Forscher. Aus diesem Grund heilt die Oberfläche innerhalb kurzer Zeit von selbst, sobald sie beschädigt wird. Zudem kleben frische Schnittflächen zusammen und erlauben so auch die Konstruktion komplexer Formen. Modelliert werden könnten beispielsweise frei stehende Objekte, die ihre Form dauerhaft beibehalten.

Modellieren mit HydrogelLaden...
Modellieren mit Hydrogel | Sieben teils eingefärbte Blöcke aus Hydrogel bilden eine 3,5 Zentimeter lange Brücke, die sowohl horizontal (a) als auch vertikal (b) stabil ist. Allerdings kleben die Bausteine nur zusammen, wenn die Schnittflächen der Luft weniger als eine Minute ausgesetzt waren.
Die unteren Bilder zeigen ein herzförmiges Hydrogel bevor (c) und nachdem (d) es dreimal für jeweils sechs Stunden in ein organisches Lösungsmittel getaucht wurde. Die Form bleibt stabil.
Die bemerkenswerten Eigenschaften des neu entwickelten Hydrogels ermöglichen viele interessante Anwendungen, meinen die Autoren. Zum Beispiel ließen sich biologisch aktive Proteine im Gel einschließen und dort aufbewahren. Würden dann Blöcke mit unterschiedlichen Enzymaktivitäten miteinander verbunden, könnten bestimmte Reaktionssequenzen ausgelöst werden. (mp)

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  • Quellen
Wang, Q. et al.: High-water-content mouldable hydrogels by mixing clay and a dendritic molecular binder. In: Nature 10.1038/nature08693, 2009.

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