09.12.2011

Wissenschaftliche Abteilung, Französische Botschaft in der Bundesrepublik Deutschland

Ein neues Material, das sich wie Glas durch Schmelzen umformen lässt

In verschiedenen Industriezweigen, wie der Luftfahrt- und Sporttechnik, im Bauwesen, in der Automobil- oder Elektronikbranche müssen metallische Bauteile durch leichtere und genauso leistungsfähige Werkstoffe ersetzt werden. Aufgrund ihrer sehr guten mechanischen, thermischen und chemischen Festigkeitseigenschaften eignen sich die auf Duroplasten basierten Verbundwerkstoffe derzeit am besten für diesen Zweck. Sind diese Verbundwerkstoffe jedoch erst einmal gehärtet, können sie nicht mehr umgeformt werden.

Anders als Glas (anorganisches Siliziumdioxid): Sobald es erwärmt wird, geht es schrittweise vom festen in den flüssigen Zustand über (Glasschmelze), was eine beliebige Verformung ohne Verwendung von Gussformen ermöglicht. Diese Gläser sind spröde und besitzen eine hohe Dichte.
In der Praxis sind die vorteilhaften Eigenschaften der auf Duroplasten basierten Verbundwerkstoffe und von Glas schwierig zu kombinieren.

Ein Forscherteam vom Labor für weiche Materie und Chemie (CNRS/ESPCI Paristech [1]) hat eine neue Werkstoffklasse entwickelt, die leicht, unlöslich, schwer zerbrechlich, recycelbar und reparabel ist und sich gleichzeitig bei hohen Temperaturen reversibel und beliebig umformen lässt. Darüber hinaus sind diese Werkstoffe günstig und einfach herzustellen.


Verschiedene mögliche Formen für das neu entwickelte Material (© CNRS Photothèque/ESPCI / Cyril FRESILLON)

Bei der Entwicklung dieses neuen organischen Werkstoffs haben sich die Forscher auf bereits in der Industrie eingesetzte Materialien wie Epoxyharze, Härtemittel und Katalysatoren gestützt. Der Werkstoff besteht aus einem molekularen Netzwerk, das sich bei Erwärmung wieder neu anordnen kann, ohne die Anzahl seiner Atomverbindungen zu verändern. Bei Raumtemperatur sieht dieser Werkstoff je nach Zusammensetzung entweder wie ein harter oder wie ein weicher elastischer Festkörper aus.

Als Ausgangsbasis für Verbundwerkstoffe könnte dieses neue Material eine greifbare Alternative zu metallischen Werkstoffen darstellen und in verschiedenen Bereichen, wie der Elektronik, der Luftfahrt, dem Automobil- oder Bauwesen Anwendung finden. Darüber hinaus liefern diese in Science [2] veröffentlichen Ergebnisse neue Erkenntnisse zu grundlegenden Fragestellungen der Physik der Glasumwandlung.

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