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pte20200520021 Forschung/Entwicklung, Technologie/Digitalisierung

Smarter Materialmix "heilt" von ganz allein

Umfassende Funktionalität bleibt auch nach mehrfachem Durchschneiden dauerhaft erhalten


Neues Polymer: zerschnitten, aber voll funktionsfähig (Foto: hcii.cmu.edu)
Neues Polymer: zerschnitten, aber voll funktionsfähig (Foto: hcii.cmu.edu)

Pittsburgh (pte021/20.05.2020/12:30) - Forscher der Carnegie Mellon University (CMU) http://cmu.edu haben ein smartes Kompositmaterial entwickelt. Selbst, wenn es mehrfach durchgeschnitten wird, lässt es sich später zusammensetzen und "heilt" wieder, ohne eine sichtbare Nahtstelle zu hinterlassen oder seine Funktionalität zu verlieren. Die besonderen Selbstheilungskräfte verdankt der innovative Werkstoff einem speziellen Mix aus Polyborsiloxan (PBS), einem selbstheilenden Polymer und vielwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren.

"Geräte wie Legosteine bauen"

"Wir versuchen hier definitiv, die Grenzen der Vorstellungskraft der Menschen zu erweitern", sagt Lining Yao, Assistenzprofessor am Human-Computer Interaction Institute http://hcii.cmu.edu der CMU. Experimente mit Selbstheilung seien in der Materialforschung zwar nicht neu. In den meisten Fällen würde hier aber auf flüssige Reagenzstoffe zurückgegriffen, die beim Durchschneiden ausfließen, um die Schnittstelle zu verschließen. "Wir gehen hier einen völlig anderen Weg und kombinieren PBS mit Kohlen-Nanostoffröhren. Dieses Hybrid-Material fließt beim Durchschneiden nicht aus und bleibt trotzdem in Form und kann sich selbst heilen", betont der Experte.

Doch nicht nur die Form bleibt erhalten, auch die Funktionalität. "Das ermöglicht uns, Geräte wie Legosteine zusammenzubauen. Weil das Material nach der Selbstheilung voll funktionsfähig bleibt, können wir damit beispielsweise Sensoren oder andere elektronische Bauteile entwerfen, die sich aus mehreren verschiedenen Modulen zusammensetzen, die sich bei Bedarf auch neu arrangieren lassen", erklärt Mohammad Islam, Teamkollege von Yao und Professor am Department of Material Science and Engineering.

Von Klaviertastatur bis "Gipsverband"

Zu Demonstrationszwecken haben die CMU-Forscher im Labor gleich eine ganze Reihe verschiedener Machbarkeitsstudien gebastelt. Eine davon ist eine Klaviertastatur, die aus weichen Steuercontrollern besteht, die auf Berührungen reagieren. Sobald man mit dem Finger darauf drückt, ertönt ein Ton. Wird die Tastatur in mehrere Teile zerschnitten, bleiben die einzelnen Controller trotzdem funktionsfähig. Anschließend lassen sie sich einfach wieder zu einer Tastatur zusammensetzen.

Schon bald wollen Yao und Islam auch eine andere spannende Idee realisieren: einen wiederverwendbaren "Gipsverband", der um einen gebrochen Arm modelliert wird und dabei seine Nahtstellen selbstständig heilen kann. "Ein derartiger Verband könnte sich über einen gewissen Zeitraum hinweg automatisch anpassen, um den Heilungsprozess zu beschleunigen", so die Vision der Wissenschaftler.



(Ende)
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