Energiearmes Licht verbiegt Plastik im Nu
FSU-Forscher realisieren Verfahren, um mit energiearmem Licht mechanische Kraft zu erzeugen
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Energiearmes Licht verbiegt effektiv Kunststofffolien (Foto: fsu.edu) |
Tallahassee (pte003/30.06.2022/06:10)
Forscher der Florida State University (FSU) http://fsu.edu manipulieren Photopolymere oder Plastikfolien mit energiearmem Licht. Diese Entwicklung hat Folgen für zahlreiche Technologien, die Licht als Energiequelle nutzen, um formverändernde Strukturen zu schaffen. Die Forschungsarbeit wurde in "ACS Applied Polymer Materials" veröffentlicht
Mechanische Kraft freisetzen
"Die Idee ist, energiearmes Licht zu nutzen und mechanische Kraft so effizient wie möglich zu erzeugen", so der leitende FSU-Wissenschaftler Ken Hanson. Weltweit wird an Materialien geforscht, die auf äußere Reize wie Licht, Temperatur, Magnetfelder oder Elektrizität reagieren. Diese Stimuli können dazu führen, dass ein Material die Form, molekulare Anordnung oder seine mechanischen Eigenschaften verändert. Sie wurden unter anderem in der Forschung der Robotik, Luft- und Raumfahrttechnik sowie der Medikamentenverabreichung eingesetzt.
Das FSU-Team hat sich nun auf Licht reagierende Systeme für mechanische Arbeiten konzentriert. Bislang gingen Forscher davon aus, dass die Umwandlung von Licht für diesen Zweck oft energetisch ineffizient ist und ein energiereiches Licht für signifikante Ergebnisse erfordert. Hanson und seine Kollegen haben somit einen neuen Ansatz entwickelt. Sie nutzen ein Verfahren, das energiearmes Licht effektiv einfängt und dazu verwendet, Kunststofffolien von der Dicke eines Tesafilm zu biegen.
Triplett-Sensibilisator als Schlüssel
"Viele Polymere haben Stabilitätseinschränkungen, die zum langsamen Abbau führen, wenn sie hochenergetischem UV-Licht ausgesetzt werden. Die Verwendung von sichtbarem Licht mit niedrigerer Energie ist eine gute Möglichkeit, dieses Problem zu umgehen", sagt FSU-Forscher Justin Kennemur. Das Team hat mit einem Photopolymer auf der Basis der chemischen Verbindung Stilben experimentiert. Stilben selbst hat zwar nur begrenzte Anwendungsmöglichkeiten, aber es kann zur Herstellung von Farbstoffen, optischen Aufhellern oder Farbstofflasern verwendet werden. Die FSU-Forscher haben den sogenannten Triplett-Sensibilisator auf das Polymer angewendet, der es ihnen ermöglicht, das niederenergetische Licht aufzusaugen und es in hochenergetische mechanische Arbeit umzuwandeln.
Als das Team die auf Stilben basierenden Kunststofffolien mit schwachem Licht bestrahlte, bogen sich die Folien als Reaktion auf die Energieübertragung. "Es ist bemerkenswert, wie zum ersten Mal niederenergetische Photonen Stilben manipulieren können, um die Form eines Polymers mit polarisiertem Licht präzise zu steuern", meint FSU-Experte William Oates. Angesichts dieses Konzept-Nachweises planen die Forscher, diesen Prozess künftig unter Nutzung verschiedener Polymerstrukturen, lichtabsorbierender Nanostrukturen und fortschrittlicher Modellierungswerkzeuge weiter zu verfeinern.
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