Kunststoff repariert sich selbst

Der menschliche Körper kann Kratzer und Schürfwunden schnell verschließen und heilen. Zwar gelang es Forschern bereits solche Reparaturmechanismen auch auf künstliche Materialien zu übertragen, doch bislang ließen sich damit nur sehr kleine Schäden beheben. Nun gelang es Ingenieuren, einen Kunststoff zu entwickeln, der selbst bis zu dreieinhalb Zentimeter lange Kratzer reparieren kann. Inspirieren ließen sich die Forscher dabei vom menschlichen Blutkreislauf. Ihre Ergebnisse veröffentlichten sie in der Fachzeitschrift „Science“.

Reparatur eines Kratzers

Scott White von der University of Illionis in den USA und seine Kollegen entwickelten ein Kapillarsystem, das ähnlich funktioniert wie Arterien und Venen im menschlichen Körper. Dafür fügten sie herkömmlichem Kunststoff während der Produktion kleine Fasern hinzu, die sie wieder entfernten, als das Material ausgehärtet war. Auf diese Weise entstanden feine, parallel verlaufende Leitungen im Kunststoff. Durch diese Kapillaren ließ das Team abwechselnd zwei unterschiedliche Flüssigkeiten fließen. Wird nun das Material beschädigt – und damit auch die Kapillaren –, durchmischen sich die beiden Stoffe und es findet eine chemische Reaktion statt: Es bildet sich ein Gel, das die beschädigte Stelle schnell verschließt und dann langsam aushärtet. Dabei entstehen neue Polymere, die Bausteine des Kunststoffs, die die zerstörten Strukturen des Materials wieder aufbauen. Im Fall eines dreieinhalb Zentimeter langen Kratzers dauerte es etwa zwanzig Minuten, bis das Gel ihn verschlossen hatte. Nach rund drei Stunden war der gesamte Prozess abgeschlossen. Anschließende Tests zeigten, dass das Material 62 Prozent seiner Festigkeit wiedererlangt hatte.

Dieser Reparaturmechanismus ließe sich in vielfältigen Gebieten einsetzen, von durchbohrten Plastikrohren bis hin zu heruntergefallenen Handys. Besonders in schwer zugänglichen Bereichen – wie bei einem Satelliten – wäre selbstreparierender Kunststoff ein vielversprechendes Baumaterial. Die Wissenschaftler hoffen, dass es in Zukunft möglich sein wird, noch größere Schäden durch einen ähnlichen Mechanismus zu beheben.