17.06.2015

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EPO: Neue Kunststoffklasse - Entdecker der Vitrimere Ludwik Leibler erhält Europäischen Erfinderpreis in der Kategorie "Forschung"

Ein Kratzer im Autolack, ein Riss in einem Sturzhelm oder ein kaputtes Plastikspielzeug - dank der Erfindung von Chemiker Ludwik Leibler (63) soll das zukünftig kein Problem mehr sein, denn mit der neuen Kunststoffklasse der "Vitrimere" soll sich der Schaden durch einfaches Erhitzen beheben lassen. Der in Polen geborene französische Spitzenforscher gilt als Pionier in der Polymerphysik. Mit seiner Erfindung der Vitrimere hat der Professor und Leiter des Labors für weiche Materie und Chemie am ESPCI ParisTech (Ecole Supérieure de Physique et Chimie Industrielles) aus Sicht der Europäischen Patentorganisation die Grundlage für ökologischen Kunststoff geschaffen - und damit einen Ausweg für den stetig wachsenden Berg an schwer abbaubaren Kunststoffmüll.

Für diese herausragende Leistung hat das Europäische Patentamt Ludwik Leibler kürzlich im Palais Brongniart, der historischen Börse in Paris, im Beisein von rund 400 hochrangigen Vertretern aus Politik, Wirtschaft, Forschung und Industrie, mit dem Europäischen Erfinderpreis in der Kategorie "Forschung" ausgezeichnet. "Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken", sagt EPA-Präsident Benoît Battistelli bei der Preisverleihung in Paris. "Dank Leiblers Erfindung kann herkömmlicher Kunststoff durch die recycelbaren Vitrimere ersetzt werden. Damit lässt sich die Umweltbelastung durch Plastikmüll deutlich verringern."

Von der Vision zur preisgekrönten Erfindung
Der neue Werkstoff ist den weiteren Angaben zufolge so hart wie Metall, bleibt dabei jedoch sowohl recycelbar als auch reparierbar und lasse sich anders als gewöhnliche Kunststoffe immer wieder verformen. Der CNRS-Forscher Ludwik Leibler erklärt: "Um ein neuartiges Konzept wie Vitrimer zu entwickeln, braucht man eine Vision, Mut, Neugier und auch eine Portion Glück." Gemeinsam mit seinem Team, François-Genes Tournilhac und Corinne Soulié-Ziakovic, experimentierte er auf der Suche nach einem derartigen Material mit Duroplasten. Der Durchbruch sei dem Forschungsteam gelungen, indem sie Zink und Carbonsäure als Katalysator hinzufügen. Bei 150 Grad beobachten sie eine erstaunliche Reaktion: Die Moleküle wechseln ihren Bindungspartner, während die Anzahl der Verbindungen jedoch gleich bleibt. Das Material sei damit verformbar, verflüssige sich aber nicht: Die "Vitrimere" waren geboren.

Leichte und strapazierfähige Alternative zu Metall und Glas
Leibler hat seine Entwicklung durch ein Patent schützen lassen - nicht zuletzt mit Blick auf das große Anwendungspotenzial. "Es handelt sich um einen festen Werkstoff, der vollkommen unlöslich ist", erklärt der Forscher die Vorteile der neuen Kunststoffklasse. "Er kann in einem sehr breiten Temperaturspektrum bearbeitet werden und ist zu 100 Prozent recycelbar. Im Gegensatz zu üblichen Polymeren schmilzt er auch nicht plötzlich." Vitrimere sollen eine leichte und strapazierfähige Alternative zu Glas oder Metallen bilden. Weil sie durch Erhitzen wie Metalle verschweißt werden können, könnten sie komplexe Objektformen ermöglichen, die sich durch Gusstechniken alleine nicht oder nur sehr aufwändig und damit kostspielig realisieren lassen.

Organischer Klebstoff für die Medizin
Die Konzepte aus der Vitrimer-Physik sollen auch neue Möglichkeiten in der Medizintechnik bieten: Aktuell forscht der Franzose an einem Klebestoff aus Quarzsand-Nanopartikel, die ähnlich wie die Vitrimere funktionieren. Bei biologischem Gewebe kann dieses Nanogel auf Wasserbasis aufgetragen werden, um dynamische Bindungen und Adhäsion zu erzeugen und so Wunden zu schließen oder Blutungen zu stillen. "Die Nanopartikel bilden austauschbare Bindungen zum Gewebe, die stark genug sind, um die beiden Gewebe zu vereinen", erklärt Leibler. Die mineralischen Nanopartikel sollen in nur zwei Minuten offene Hautwunden schließen oder medizinische Geräte an Gewebe und Organen verankern können.

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