Der Kommerzialisierung selbstheilender Materialien einen Schritt näher kommen
Bestimmte Typen von Kunststoffmaterialien sind derart beschaffen, dass eine chemische Reparatur von Rissen und anderen Defekten in ihrer Struktur möglich ist, die man als Selbstheilung bezeichnet. Das von der EU finanzierte Projekt SHEMAT untersuchte diese Materialien zwecks Kommerzialisierung. Die Projektpartner realisierten die Selbstheilung bei verschiedenen Materialien, um die Entwicklungen zu kommerzialisieren. Sie erarbeiteten überdies genormte Verfahren zur Charakterisierung des Selbstheilungspotenzials. Schwerpunkt waren vier Arten von Materialien: Polymere, faserverstärkte Polymerkomposite, Beton und Keramik. Insgesamt haben 11 Doktoranden und 4 Promovierte über Weiterbildungen und Abordnungen auf aktive Weise zum wissenschaftlichen Fortschritt und zur Weiterentwicklung der verfügbaren Ansätze in Bezug auf Selbstheilungseffekte in einer breit abgelegten Klasse von Materialien beigetragen. Man organisierte drei Schulungen zur Entwicklung, Bewertung, Kommerzialisierung und Nachhaltigkeit selbstheilender Materialien. Wissenschaftler präsentierten praktische Lösungen für verschiedene selbstheilende Beschichtungen auf Grundlage von Mikrokapseln oder Superabsorberpolymeren. Kommerzielle Ionomere bewiesen ein Potenzial als Zusatzstoffe in Reifenmousse. Im Zusammenhang mit den Blockpolymeren konnte der supramolekulare, auf Wasserstoffbrücken beruhende Ansatz erfolgreich auf Epoxidsysteme und deren Komposite übertragen werden. Die Forscher demonstrierten, dass Zusatzstoffe mit Selbstheilungsfunktionen an Konstruktionsdetails, wie man sie typischerweise in verstärkten Bauteilen antrifft, vielversprechend sind. Auch bei der Entwicklung von selbstheilendem Beton für den Markt, bei dem entweder poröse trägereschützte oder selbstgeschützte Bakterien/Sporen verwendet werden, zeigten sich Fortschritte. Die biologische Nitratreduktion erwies sich als ein umweltfreundlicher und wirkungsvoller Weg in Sachen Ernährung. Das SHEMAT-Team erforschte zwei verschiedene Klassen von Keramikmaterialien. Man entwickelte und erprobte MAX-Phasen-Keramik sowohl unter Laborbedingungen als auch unter großtechnischen Bedingungen. Rissheilende Oxidkeramiken erhielt man durch Dotierung mit carbidbasierten Heilungspartikeln, die zu einer vollständigen Wiederherstellung des Festigkeit führten. Weiterhin stellte man fest, dass eine Bewertung der Selbstheilung in Form der mechanischen Wiederherstellung bei verschiedenen Materialklassen flexible, aber dennoch harmonisierte Parametersätze erfordert. So wurden neue Testverfahren zur quantitativen Bestimmung der mechanischen Eigenschaften nach der Heilung von kontrollierten Schäden für die verschiedenen Materialklassen entwickelt und umgesetzt. Mit der Implementierung von Selbstheilungsfunktionalitäten bei verschiedenen Materialien sollten die SHEMAT-Ergebnisse nun den Transfer derartiger Technologie zu kommerziellen Produkten beschleunigen. Die Anstrengungen im Rahmen des Projekts werden zudem zu einer breiteren Akzeptanz und kommerziellen Verwertung selbstheilender Materialien beitragen.
Schlüsselbegriffe
selbstheilende Materialien, SHEMAT, Polymere, Komposite, Verbundwerkstoffe, Keramik
