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pte20191011001 Produkte/Innovationen, Forschung/Entwicklung

Schusssichere Westen dank PBO noch besser

Forscher der US-amerikanischen Brown University haben neuen Produktionsprozess entwickelt


Gewebe und Nanopartikel unter dem Mikroskop (Foto: brown.edu)
Gewebe und Nanopartikel unter dem Mikroskop (Foto: brown.edu)

Providence (pte001/11.10.2019/06:00) - Schusssichere Westen aus dem Spezialkunststoff PBO schützen ihre Träger künftig noch besser. Denn Forscher der Brown University http://brown.edu haben eine neue Produktionstechnik entwickelt, die den Kunststoff haltbarer macht. Derzeit löst sich seine Struktur mit der Zeit auf. Schuld daran sind Reste von Polyphosphorsäure, die bei der Herstellung eine wichtige Rolle spielt.

Jetzt umweltverträglicher

Die Säure dient bei der PBO-Produktion gleichzeitig als Katalysator und Lösungsmittel. Sie ist hochkorrosiv. Moleküle dieser Säure lagern sich in den Kunststoffketten ein und greifen die Fasern an, wenn diese Licht und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, sagen die US-amerikanischen Wissenschaftler. Dieser langsame Verfall hat in der Vergangenheit schon zu Rückrufaktionen geführt.

"Wir haben gezeigt, dass der Einsatz von katalytischen Nanopartikeln die PBO-Herstellung umweltverträglicher und die zerstörerische Säure überflüssig macht", sagt Chemie-Professor Shouheng Sun und ergänzt: "Wir glauben, dass wir auf diesem Weg robusteres PBO herstellen können." Von Vorteil sei auch, dass dies mit geringerem Energieeinsatz möglich wäre.

Suns Labor arbeitet bereits seit Langem am Einsatz von Nanopartikeln zur Katalyse von chemischen Reaktionen. Erstmals ist es seinem Team jetzt gelungen, Nanokatalysatoren zur Produktion von langen Fasern einzusetzen. Sie bestehen aus einer Legierung von Gold und Palladium. Als Wasserstoffquelle nutzen sie Ameisensäure statt PPS, ein Naturprodukt.

Neuer Kunststoff unkaputtbar

Das Team benötigte viele Versuche, um einen gut kontrollierten Produktionsprozess zu etablieren. Die Qualität hing von der Zusammensetzung der Nanokatalysatoren, also den Anteilen von Gold und Palladium, ab sowie von der Größe der Teilchen. Die besten Ergebnisse erzielten die Forscher mit einer Legierung aus 40 Prozent Gold und 60 Prozent Palladium. Deren optimale Größe liegt bei acht Nanometern.

Um herauszufinden, ob das neue Material tatsächlich haltbar ist, taten sich Suns Kollegen mit Forschern der Ingenieursfakultät der Hochschule zusammen. Sie stressten das PBO-Gewebe mechanisch über eine längere Zeit. Das Ergebnis: Es behielt seine Festigkeit, die höher ist als die des in Japan gefertigten Zylons, so die Forscher. Nicht einmal kochendes Wasser oder Säuren können dem Material etwas anhaben.

(Ende)
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