30 August 2005

Kautschuk-Kügelchen machen starre Kunststoffe elastisch

Wie amerikanische Wissenschaftler auf dem Treffen der American Chemical Society in Washington berichteten, haben sie ein neues Verfahren entdeckt, wie brüchige Kunststoffe mittels winziger in das Material eingebettete Kautschuk-Kügelchen zu elastischen Materialien werden. Die eingebetteten Mikro-Gummibälle können Stöße oder Verformungen abfangen und damit verhindern, dass der Kunststoff bricht. Mögliche Anwendungsfelder könnten beispielsweise elastische Stoßfänger für Autos oder bruchsichere Computergehäuse werden.

Die Idee, über zugesetzte Kautschukanteile Kunststoffe elastischer zu machen, ist nicht neu: “Viele Hersteller nehmen jedoch einfach die gummiartigen Verbindungen und mischen sie mit dem Kunststoff”, erläuterte Studienleiter Mike Chung. Hier träten allerdings oft Probleme auf, weil die Mischungen nicht homogen genug sind oder sich beide Komponenten überhaupt nicht miteinander verbinden.

Das brachte die Materialforscher auf ihr “Gummiball”verfahren: Aus dem günstigen Ethylen-Elastomer, aus dem auch Autoreifen hergestellt werden, produzierten sie kleine Partikel mit einem Kern und einer Schale. Der Kern besteht dabei aus den derart angeordneten Gummifasern, dass daran haftende Molekülketten wie Borsten nach außen weisen und die “Schale” bilden. Diese borstigen Oberflächen haften an den Polymermolekülen des Kunststoffs und sorgen so für einen guten Zusammenhalt beider Komponenten. Derartige Gummieinlagen könnten für jeden Kunststoff maßgeschneidert werden, so dass der Einsatz der Kautschukteilchen auf viele denkbare Kunststoffe modifizierbar wäre.

Die Variation in der Größe dieser Gummipartikel lässt sich von 30 Nanometern (Millionstel Millimeter) bis zu einem Hundertstel Millimeter beeinflussen. Die Forscher hoffen, mit diesem Verfahren in Zukunft evtl. auch andere Materialien wie etwa Keramiken erfolgreich verändern zu können, so dass elastische Werkstoffe mit völlig neuen Eigenschaften entstehen.

Mike Chung, Usama Kandil (Penn-State-Universität, Philadelphia): Vortrag auf dem Treffen der American Chemical Society in Washington.

Source: Bild der Wissenschaft vom 2005-08-30.

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