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Materialwissenschaft: Selbstheilende Oberfläche nach dem Prinzip der Haut

Beschichtungen, die Kratzer eigenständig ausbügeln, sind meist eher weich. Nun liefern Haut und Zähne die Inspiration für ein in doppelter Hinsicht kratzfestes Material.
Zersprungenes Smartphone

Seit vielen Jahren tüfteln Forscher an der Entwicklung einer Oberfläche, die sich dauerhaft selbst repariert. Doch der große Erfolg im Massenmarkt hat sich noch nicht eingestellt, wie die Besitzer verkratzter Handys und Brillengläser bestätigen können. Ein Nachteil der bislang vorgeschlagenen Systeme ist, dass sie eine zu geringe Härte aufweisen. Dem setzen Forscher des chinesischen Harbin Institute of Technology nun ein Material entgegen, für das die menschliche Haut die Inspiration lieferte und das trotz seiner selbstheilenden Eigenschaften alle bisherigen in Härte und Festigkeit übertrifft.

Wie die Gruppe um Xiaodong Qi und Ming Yang in "ACS Nano" beschreibt, tragen die Forscher zunächst ein weiches Polymer auf den Träger auf und überziehen diese Schicht dann mit einem weiteren Polymer, in das sie Graphenoxid eingebettet haben. Das Graphenoxid liegt in winzigen Flocken vor, die sich bevorzugt parallel zur Oberfläche anordnen. Dadurch ähneln sie verhornten Zellen der menschlichen Oberhaut, die ebenfalls in eine weichere Matrix eingebettet sind, allerdings dadurch, dass sie im Verbund auftreten, die Haut widerstandsfähiger machen. Ritzt man die von Qi und Kollegen entwickelte Oberfläche ein, füllt sich der entstandene mikroskopische Graben durch die Bewegung des weichen Polymers wieder, und auch die Graphenoxidplättchen können die Lücke schließen. Bemerkenswert ist, dass das Graphenoxid dem weichen Polymer die Härte von Zahnschmelz verleiht.

Die Forscher hoffen, ihre Beschichtung eines Tages in der Unterhaltungselektronik einsetzen zu können, beispielsweise im Bildschirm von Smartphones. Noch ist das Material jedoch nicht durchsichtig genug dafür. Auch in Medizinprodukten könnte es eingesetzt werden, da es ersten Tests zufolge Bakterien abtötet und mit seiner harten, kratzerfreien Oberfläche weniger Nischen für das Wachstum von Mikroorganismen bieten sollte.

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