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Posted: August 13, 2008

Kunststoffen neue Eigenschaften geben

(Nanowerk News) Die Materialwissenschaftler der Universität Jena scheinen nicht nur mit den Ergebnissen ihrer Forschungen die Fachwelt zu überzeugen, auch die Optik spricht die Experten an. So ist es dem Team von Prof. Dr. Klaus Jandt vom Lehrstuhl für Materialwissenschaft innerhalb kürzester Zeit zum zweiten Mal gelungen, mit einem Forschungsergebnis auf die Titelseite einer internationalen Fachzeitschrift zu kommen.
In "Macromolecular Rapid Communications" stellt Dr. Thomas Keller dar, wie am Institut für Materialwissenschaft und Werkstofftechnologie (IMT) der Friedrich-Schiller-Universität erstmals eine neue Form sogenannter Copolymere erzeugt werden konnte ("Strain-Induced Phase Morphology in Melt Drawn Ultrathin Highly Oriented Block Copolymer Films").
Die Herstellung des Copolymer-Films
Die Herstellung des Copolymer-Films: Dabei werden die spaghettiartigen Kunststoffmoleküle in eine Richtung gestreckt, wodurch eine hohe Ordnung entsteht. (Abb.: Thomas Keller/IMT)
Copolymere bestehen aus mindestens zwei verschiedenen Komponenten, sogenannten Meren, in einer Kette. Sie werden vor allem bei Klebeverbindungen, Recycling von Kunststoffen und bei der Entwicklung neuer Kunststoffe mit einstellbaren Eigenschaften eingesetzt. Aber auch in der Natur sind Copolymere ein Hauptbaustoff alles Lebendigen, z. B. in Form von Eiweissen oder Seide.
Bei den Untersuchungen in Jena schmolz Dr. Keller die Copolymere zunächst auf. "Aus der Schmelze zogen wir einen extrem dünnen Film, der nur ca. 100 Nanometer, also ein fünfhundertstel des Durchmessers eines menschlichen Haares, dick war", beschreibt der Jenaer Wissenschaftler. Dies ist erstaunlich, da die beiden enthaltenen Komponenten normalerweise einen möglichst grossen Abstand voneinander einnehmen wollen. Thomas Keller erreichte die Annäherung auf wenige Milliardstel Meter durch einen Trick: Da die Copolymere aus bindfadenartigen Molekülketten bestehen, die normalerweise als Knäuel vorliegen, richtete er sie durch Ziehen neu in die Zugrichtung aus und brachte sie eng zusammen - in etwa vergleichbar mit Spaghetti, die mit der Gabel vom Teller gezogen werden.
Copolymer-Film
Das linke Bild zeigt den aus der Schmelze gezogenen Copolymer-Film. Das rechte Bild zeigt den gleichen Copolymer-Film nach einer Wärmebehandlung. Die Ordnung geht dabei fast vollständig verloren. (Abb.: Thomas Keller/IMT)
"Dabei ordnen sich die zwei Komponenten in einer neuen Form, sogenannten Copolymer-Nadeln, an", erläutert Dr. Keller. Damit konnte er zeigen, dass die Form eines Copolymers durch eine vergleichsweise einfache Behandlung gezielt eingestellt werden kann. Damit lassen sicht etwa Eigenschaften von optischen Leitern, Autoreifen oder Bauteilen aus recycelten Kunststoffen optimieren.
"Die Ausrichtung der Copolymerketten in eine Richtung des Films macht diese Kunststoffe potenziell sehr zugfest, was sie für neue hochfeste Kunststoffe oder für optische Anwendungen interessant macht", sagt IMT-Direktor Prof. Jandt. Hierzu wollen die Jenaer Materialwissenschafter demnächst grössere Copolymerfilme herstellen.
Source: Friedrich-Schiller-Universität Jena