Materialforschung: Selbstheilendes Polymergel

Polymergele, also Gele aus langkettigen Kunststoffen, ähneln in ihren mechanischen Eigenschaften weichem biologischem Gewebe, wie beispielsweise Sehnen. Daher werden sie häufig für biomedizinische Anwendungen, flexible Elektronik oder in der Robotik eingesetzt. Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben nun eine Methode entwickelt, um die mechanischen Eigenschaften und die Stabilität von Polymergelen deutlich zu verbessern und präzise anzupassen. Ihre Ergebnisse publizierten sie in der Fachzeitschrift Advanced Materials.

Die Verbesserungen erzielten die Forschenden, indem sie bei der Herstellung des Gels das Polymer Polyethylenglycol (PEG) als Lösungsmittel verwendeten. Im Vergleich zu Lösungsmitteln mit kleinen Molekülen bietet PEG eine weitreichende Wechselwirkung und Polymerverschränkung, was die verbesserte mechanische Leistung ermöglicht. PEG ist bei Raumtemperatur flüssig und wird aufgrund seiner Eigenschaften auch für Anwendungen in der Biotechnologie oder in der Medizin eingesetzt. 
„Das neu entwickelte Polymergel hat vielversprechenden Eigenschaften. Es ist sehr dehnbar, zäh und transparent. Außerdem weist es schnelle Selbstheilungsfähigkeiten und Langzeitstabilität bei Raumtemperatur auf“, erklärt Zhenwu Wang vom Institut für Biologische und Chemische Systeme des KIT. Gleichzeitig ist das Gel für den 3D-Druck einsetzbar, was die Integration in bestehende Produktionsabläufe erleichtert. 

Die Forschung ist Teil des Exzellenzclusters „3D Matter Made to Order“ (3DMM2O), das an innovativen Technologien und Materialien forscht, um den 3D-Druck präziser, schneller und leistungsfähiger zu machen.

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Durch den Einsatz von Polyethylenglycol als Lösungsmittel weist das PEG-Gel eine lange Stabilität (>1 Monat), hohe Dehnbarkeit (6000%) und schnelle Selbstheilung (1 Minute) auf und eignet sich für selbstheilende 3D-gedruckte pneumatische Aktoren. (Collage: Zhenwu Wang, KIT)

rli, 03.02.2022