Materialforschung: Verwundeter Kunststoff blutet und heilt

Ein Kunststoff wie die Haut: Wenn er verletzt wird, blutet er und heilt dann. Entwickelt wurde der neuartige Kunststoff von Marek Urban von der University of Southern Mississippi in Hattiesburg. Vorgestellt hat er ihn auf der Jahreskonferenz der American Chemical Society, die gegenwärtig in San Diego stattfindet.

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Der beschädigte Kunststoff verfärbt sich rot und regeneriert sich dann. (Foto: Marek Urban)

Der Kunststoff besteht aus Copolymeren auf der Basis von Wasser. Die Wissenschaftler um Urban haben molekulare Verbindungen oder Brücken entwickelt, die die langen Polymerketten überspannen. Wird der Kunststoff zerkratzt oder beschädigt, brechen diese Verbindungen und verändern ihre Form. Die Forscher haben die Brücken so modifiziert, dass die Änderung der Form mit einer Änderung der Farbe einhergeht: An der Stelle erscheint ein roter Fleck.

Licht, Temperatur, pH-Wert

Wird der Kunststoff dann dem Licht der Sonne oder dem einer Lampe ausgesetzt, werden die Brücken neu gebildet. Der Riss oder Kratzer verschwindet, ebenso der rote Fleck. Neben dem Licht können ein Wechsel der Temperatur oder der des pH-Wertes die Heilung auslösen.

Die Natur habe alle Organismen mit der Fähigkeit ausgestattet, sich selbst zu reparieren, erklärt Urban. Manche dieser Mechanismen seien sichtbar, etwa die Heilung der Haut oder die Bildung neuer Rinde, andere vollzögen sich im Verborgenen, seien aber nicht minder wichtig, wie die Selbstreparatur der DNA.

Nicht einmalig

"Unser neuer Kunststoff versucht, die Natur nachzuahmen, indem er ein rotes Signal aussendet, wenn er beschädigt ist, und sich erneuert, wenn er sichtbarem Licht, Temperatur- oder pH-Veränderungen ausgesetzt wird", sagt Urban. Dieser Prozess sei nicht, wie bei anderen selbstheilenden Stoffen, einmalig. Ihr Kunststoff könne sich immer wieder selbst reparieren, betont der Forscher.

Die Tatsache, dass sich eine Schadensstelle rot verfärbt, macht den Kunststoff interessant für Bereiche, in denen es um Sicherheit geht, etwa in Flugzeugen. Eine andere Möglichkeit ist, den Stoff im Auto einzusetzen - ein Kratzer in der Stoßstange würde sich dann selbst reparieren, wenn das Auto intensivem Licht ausgesetzt wird. Schließlich denken die Forscher an den Einsatz in militärischen Systemen - aus naheliegenden Gründen: Ihre Arbeit wurde vom US-Verteidigungsministerium mitfinanziert.