Prof. Dr. Rieger

Neue Werkstoffe

Prof. Dr. Dr. h.c. Bernhard Rieger

TU München, WACKER-Lehrstuhl für Makromolekulare Chemie

Am Anfang des 21. Jahrhunderts steht die Menschheit vor großen Herausforderungen: Überbevölkerung und Unterernährung, Alterung der Gesellschaft und Verstädterung, Umweltverschmutzung und Klimawandel sowie - vor allem - ungebremster Ressourcenverbrauch. Kunststoffe gestatten, diesen Herausforderungen zu begegnen, denn sie sind in großen Mengen günstig herstellbar, leicht verarbeitbar und gut verfügbar, sie sind leicht und korrosionsbeständig. Unsere heutige Konsumgesellschaft ist auf solch smarte, ressourcenschonende und umweltfreundliche Kunststoffe angewiesen. Das Wachstum der Kunststoffproduktion im frühen 20. Jhdt. war getrieben von der Entwicklung der Standardkunststoffe und ihrer Polymerisations-methoden; die Blüte der makromolekularen Chemie in der zweiten Hälfte des 20. Jhdt. war gekenn-zeichnet vom Aufkommen hochaktiver Ziegler-Natta-Katalysatoren für die Polymerisation von Ethylen, Propylen und anderer α-Olefine.

Heute benötigen wir neue Konzepte für den Wandel vom Strukturwerkstoff zum komplexen Polymer-system. Dies sind vor allem Präzisionspolymere, die in Kombination mit neuen Erkenntnissen und Methoden u.a. der Nanotechnologie, der Medizin- und Werkstoffwissenschaften als Gewebematerial oder Membranen, durch Reize steuerbare Materialien, in Energiespeichern oder als intelligente Ingenieurwerkstoffe einsetzbar sind. Neben der Verbesserung vorhandener Werkstoffsysteme und ihrer Verarbeitungsmethoden ist die Entwicklung solch neuer Polymere essentiell.

Verfahren der lebenden Polymerisation, entwickelt während der letzten beiden Jahrzehnte, sind vielsprechende Ansätze für die Präzisionssynthese neuer Polymersysteme mit speziellen und heraus-ragenden Funktionalitäten. Die lebenden Eigenschaften ergeben sich aus geringen Radikalkonzentra-tionen, die zu niedrigen Wachstums- bzw. Umsetzungsraten führen. Für die genannten Anwendun-gen sind aber hohe Präzision der makromolekularen Parameter kombiniert mit hohen Reaktionsge-schwindigkeiten gefordert. Reaktionssequenzen, katalysiert mit Übergangsmetall-basierten organi-schen Komplexen, entwickelt u.a. mit kombinatorischen Methoden, erfüllen diese Forderungen in idealer Weise. Allerdings kann weder eine einzelne Polymerisationsmethode, noch ein einziges Katalysatorsystem alle denkbaren Ansprüche und Erwartungen befriedigen.

Unterschiedliche Entwicklungen wie in-situ Composites oder neuartige nano-strukturierte Werkstoffe, die katalytische Umwandlung von CO2 in Polymerbausteine, die unkonventionelle Nutzung erneuerbarer Rohstoffe wie Lignin, Kohlenhydrate oder Proteine, neuartige Additivkonzepte herrührend u.a. aus der supramolekularen oder Flüssigkristallchemie tragen zu diesem vielgestaltigen Bild bei, die ungeheuren Potenziale für zukünftige Polymeranwendungen skizzierend.