Neue Polymermaterialien, die sich selbst heilen

Elastomermaterialien bestehen aus Polymeren, die durch chemische Bindungen verbunden sind und so eine endgültige vernetzte Struktur bilden. In dem EU-finanzierten Projekt "Self healing innovative elastomers for dynamic seals, damping and noise reduction" (SHINE) arbeiten Wissenschaftler an der Entwicklung einer neuen Generation von selbstheilenden Elastomeren, deren mechanischen Eigenschaften sich mit denen herkömmlicher Elastomere vergleichen lassen. Der neue Werkstoff von SHINE wird sich immer wieder selbst reparieren und in der Lage sein, mehr als 60% seiner ursprünglichen Eigenschaften wiederherzustellen.

Für die Synthese selbstheilender Elastomere sollen reversible chemische - kovalente oder ionische - Bindungen in das Material eingeführt werden. Wenn ein Material durch dynamische chemische Bindungen vernetzt ist, sind diese im konstanten Austausch und heilen den potenziellen Schaden ohne die Hilfe eines externen Vermittlers.

Bisher haben die Forscher eine Reihe von Probe-Elastomeren im Labormaßstab hergestellt. Dazu gehören supramolekulare Elastomere auf Basis von selbstheilenden Hybrid-Epoxy, selbstheilende duroplastische Elastomeren mit reversiblen kovalenten Quervernetzungen, selbstheilende Nanopartikel und selbstheilende Nanopartikel-Polymer-Verbundwerkstoffe. Darüber hinaus erzeugten sie selbstheilende ionomere Elastomere und deuterierte Polymere für Neutronenstreuungsexperimente.

Die neuen Materialien, die auch einen kleineren Wartungsaufwand und weniger Energiekosten versprechen, sollten sich für eine Vielzahl von Anwendungen eignen. Dazu gehören Dichtungen für Windkraftanlagen und anderen Maschinen wie etwa Fahrzeuge, Schwingungs- und Geräuschminderungssysteme für Straßen und Brücken sowie neue Arten von Asphalt.

Neben neuen selbstheilenden Elastomeren sollen auch Verfahren für die entsprechende Analyse dieser Materialien im Hinblick auf ihre Anwendungen oder in ihren Anwendungen entwickelt werden. Dies ist wichtig, um die Funktionalität der neuen Materialien und deren mögliche Verwendung zu belegen und zu quantifizieren.