11.05.2009
Debut für das Adolphe Merkle Institut in "Nature"
Das renommierte Wissenschaftsmagazin "Nature" hat einen Beitrag veröffentlicht, in dem Prof. Christoph Weder - seit kurzem Professor für Polymerchemie am Adolphe Merkle Institut (AMI) der Universität Freiburg und führend auf seinem Gebiet - eine neue Entwicklung im Bereich "intelligenter Polymere" analysiert.
Weder’s eigene Forschunginteressen fokussieren sich auf die Synthese, Verarbeitung, Untersuchung und Anwendung neuartiger, funktioneller Polymere mit ungewühnlichen und nützlichen Eigenschaften. Polymere Materialien umfassen Kunststoffe, Harze, Gummis, Farben und andere Materialien die aus Makromolekülen (kettenartigen Molekülen aus zehntausenden von Atomen) bestehen. Prof. Weder’s Team interessiert sich zum Beispiel für elektrisch leitfähige Polymere (Kunststoffe sind normalerweise isolierend), entwickelt hochfeste Nanokomposite welche auf Füllstoffen aus nachwachsenden Rohstoffen basieren, erforscht biologisch-inspirierte Materialien welche ihre mechanischen Eigenschaften (z.B. von hart zu weich) ändern können, und hat Chameleon-artige Kunststoffe entwickelt, welche Ihre Farbe unter Einwirkung von Hitze oder Mechanischen Kräften ändern können und so optische Warnsignale („mir ist zu warm“ oder „ich zerbreche gleich“) aussenden können.
Aufgrund seiner Kompetenz und eigenen Arbeiten auf dem Gebiet solcher farbändernden Polymere wurde der AMI Professor vom Magazin "Nature" eingeladen, einen Durchbruch zu kommentieren, der von einem Forschungsteam an der Universität von Urbana-Champaign (USA) in diesem Bereich erzielt wurde. Die von den Professoren Nancy Sottos, Jeffrey Moore, Scott White und ihren Mitarbeitern entwickelten Materialien verhalten sich ebenso chamaeleonartig wie ähnliche von Weder entwickelten Materialien: sie verändern ihre Farbe um Warnsignale auszusenden, wenn die mechanische Belastung durch äussere Einflüsse so gross ist, dass ein Versagen eines aus dem Material gefertigten Objekts (z.B. Kletterseil, Angelschnur, Flugzeugteil) zu befürchten ist. Die von Sottos und Kollegen entwickelten Materialien basieren auf einem cleveren neuen Mechanismus, nämlich einer mechanisch-chemischen Signalübertragung: durch mechanische Kräfte werden gezielt chemische Reaktionen ausgelöst, welche zu einer Farbänderung führen. Dieser Prozess ist ein wissenschaftlicher Meilenstein, welcher dazu verwendet werden kann um weitere Polymere herzustellen, die auf verschiedene andere Arten auf mechanische Einflüsse reagieren können. So ist es denkbar dass damit in Zukunft Materialien hergestellt werden können, welche sich unter Stress selbst verstärken oder über "selbstheilende" Fähigkeiten verfügen, so dass sich kleinere Defekte von selbst reparieren.
Red for danger.
mechanochromic polymers that change colour under
mechanical stress. When a sample of one of these polymers
is stretched, the material turns red at the point where
irreversible deformation (tearing) starts to occur, as shown
in this sequence of pictures. Once the material snaps, the
red colour is apparent throughout the sample. The sample
on the left is 7.4 mm long.
Weder erläutert, dass das neue Konzept der mechanisch-chemischen Signalübertragung wohl breit angewendet werden kann, und wohl bald eine Fülle von weiteren Materialien entstehen, welche mechanische Einflüsse in nützliche chemische Reaktionen umwandeln können. "Es gibt im Prinzip keine Grenzen für die Anwendung oder die Entwicklung von Materialien, welche mechanische Einflüsse in nützliche chemische Reaktionen umwandeln." Der AMI Professor fügt aber an, dass es wohl noch eine Weile dauern wird, bis man die vom Urbana-Champaign Team entwickelten Chameleon-Polymere in praktischen Anwendungen finden wird. "Ein Problem der neuen Materialien, ist dass sich ihre Farbe nicht nur unter mechanischer Belastung verändert, sondern auch durch die Beleuchtung mit Tages- oder Kunstlicht."
Weder’s Kommentar kann in der neusten Ausgabe von “Nature” nachgelesen werden:
http://www.nature.com/nature/journal/v459/n7243/pdf/459045a.pdf
Kontakt: Prof. Dr. Christoph Weder, Department of Polymer Chemistry and Materials, Adolphe Merkle Institute, University of Fribourg, Rte de l'Ancienne Papeterie, P.O. Box 209, CH-1723 Marly 1, Tel. ++41-(0)26-300 94 65 / Fax ++41-(0)26-300 96 24, christoph.weder@unifr.ch, www.am-institute.ch
Quelle: Dienst für Kommunikation & Marketing, ++41 (0)26 300 70 34, marcom@unifr.ch