Glasartiges Gel: Neues Material ist fast unzerstörbar

An der Universität von North Carolina wurde eine neue Klasse von Material geschaffen. Die Forschenden haben sie glassy gels genannt – Glasartige Gele. Glasartiges Gel weist mehrere Eigenschaften gleichzeitig auf, die es in dieser Kombination noch nicht gegeben hat.

Die Idee war, 2 bestehende Materialen zu kombinieren. Gele und glasartige Polymer-Kunststoffe. Glasartige Polymere sind hart, steif und oft spröde. Zu ihnen gehören etwa Polystyrol und Polycarbonate. Von Plastikflaschen über Spielzeug bis zu Flugzeugfenstern: Glasartige Polymere trifft man ständig im Alltag.

Gele sind Polymere, die Flüssigkeit enthalten. Sie sind weich und dehnbar. Hydrogel wird etwa für Kontaktlinsen und plastische Implantate genutzt.

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Dehnt sich, bricht aber nicht

Die glasartigen Gele können beides. Sie sind fest wie glasartige Polymere. Mit genügend Kraft werden sie aber dehnbar anstatt zu brechen. Sie können bis zum 5-fachen ihrer eigenen Länge gestreckt werden, bevor sie kaputt gehen. Und wenn man es nach der Streckaktion wieder in die ursprüngliche Form bekommen will: Einfach heiß machen. Das funktioniert mit glasartigen Polymeren nicht.

Die glasartigen Gele bestehen zu mehr als 50 Prozent aus Flüssigkeit, sind aber trotzdem fest. Durch den hohen Flüssigkeitsanteil sind sie deutlich leitfähiger als andere Plastikarten, die ähnliche physikalische Eigenschaften aufweisen. Außerdem ist die Oberfläche klebrig. Warum wissen die Forschenden noch nicht. Allerdings könnte laut ihnen gerade diese Eigenschaft interessante Anwendungsfälle für das neue Material bieten.

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Einfache Herstellung

Laut den Forschenden sind glasartige Gele einfach herzustellen. Dazu werden flüssige Stoffe, die für die Herstellung glasartiger Polymere genutzt werden, mit ionischer Flüssigkeit gemischt. Diese Mischung kommt in eine Form. Dort wird die Flüssigkeit mit UV-Licht bestrahlt, um das Material zu härten. Jetzt nur noch die Form entfernen und fertig ist das glasartige Gel.

Glasartige Gele lassen sich mit verschiedenen Polymeren und ionischen Flüssigkeiten kreieren, aber nicht mit allen. Durch das Aushärten in der Form sei es einfach, Teile aus dem Material in Massenfertigung herzustellen. Auch für 3D-Druck sei es geeignet. Die Flüssigkeit wird etwas angedickt und Schicht für Schicht aufgetragen und dazwischen mit UV-Licht ausgehärtet.

Obwohl das Material zu 50 bis 60 Prozent aus Flüssigkeit besteht, würde es weder verdampfen noch austrocknen, so die Forschenden. „Wir sind gespannt darauf zu sehen, wie glasartige Gele eingesetzt werden können. Wir sind offen mit anderen zusammenzuarbeiten, um mögliche Anwendungen für dieses Material zu finden“, sagt Michael Dickey, Professor an der Universität von North Carolina.

Das Paper zur Forschung ist im Nature erschienen.