"Perfekte Kunststoffe" rücken näher
Ein europäisches Wissenschaftlerteam hat eine neue Methode vorgestellt, die der Entwicklung von Kunststoffen neuen Aufschwung verleiht. Eine innovative neue Rezeptur soll Fachleute dabei unterstützen, den "perfekten Kunststoff" mit besonderen Eigenschaften für spezifische Anwendungen herzustellen. Die in der Zeitschrift Science veröffentlichte Studie wurde teilweise durch das Projekt DYNACOP ("Dynamics of Architecturally Complex Polymers") finanziert, das sich im Rahmen des Marie-Curie-Erstausbildungsnetzes eine Finanzhilfe in Höhe von knapp 3,5 Mio. EUR aus dem Siebten Rahmenprogramm der EU (RP7) sichern konnte. In den letzten zehn Jahren haben Experten aus Wissenschaft und Industrie in Deutschland, den Niederlanden und dem Vereinigten Königreich Untersuchungen durchgeführt, wie sich die Entwicklung von Riesenmolekülen als Grundbausteine von Kunststoffen vorantreiben lässt; diese Makromoleküle beeinflussen außerdem die Eigenschaften von Kunststoffen während der Schmelz-, Fließ- und Formprozesse bei ihrer Herstellung. Wissenschaftler haben Polyethylene niedriger Dichte (PE-LD) entwickelt, die für Behälter und Tabletts, leichte Fahrzeugteile, recyclingfähige Verpackungen und Elektrogeräte geeignet sind. Bis heute ist es so, dass ein Kunststoff zuerst produziert und erst später untersucht wird, wofür er verwendet werden kann. Wenn dies nicht funktioniert, werden verschiedene Rezepte auf ihre Brauchbarkeit getestet. Mithilfe der neuen Technik könnte die Industrie Geld und Zeit sparen. Bei den verwendeten mathematischen Modellen werden zwei verschiedene Computerprogramme miteinander kombiniert. Das erste liefert Einschätzungen zum Fließverhalten der Polymere auf der Basis der Verbindungen zwischen den Fadenmolekülen, aus denen sie bestehen. Das zweite Programm liefert Voraussagen zur Gestalt der Moleküle, nachdem ihre Entwicklung auf chemischer Ebene abgeschlossen ist. Das aus Teilnehmern des Projekts "Microscale Polymer Processing" bestehende Team verwendete im Labor synthetisierte "perfekte Polymere", um die Modelle weiterzuentwickeln. "Kunststoffe sind zwar alltägliche Gebrauchsgegenstände, aber bis heute war ihre Herstellung eigentlich dem Zufall überlassen", erklärt der Hauptautor der Studie, Dr. Daniel Read vom Fachbereich Mathematik an der britischen Universität Leeds. "Dieser Durchbruch bedeutet, dass neue Kunststoffe für einen besonderen Verwendungszweck und zudem effizienter hergestellt werden können - mit positiven Auswirkungen auf Industrie und Umwelt." Professor Tom McLeish, früher Universität Leeds, jetzt Prorektor für Forschung an der Universität Durham und Leiter des Projekts "Microscale Polymer Processing", meint dazu: "Nach Jahren des Ausprobierens verschiedener chemischer Rezepturen und dem Ergebnis, dass sich nur aus sehr wenigen von ihnen verwertbare Produkte herstellen lassen, gibt dieser neue Wissenschaftszweig der Industrie Möglichkeiten an die Hand, neue Materialien schneller und effizienter auf den Markt zu bringen." Prof. McLeish, einer der Koautoren der Studie, weist darauf hin, dass durch die aktuelle Entwicklung bei der Kunststoffproduktion - mit ihrem Wechsel von erdölbasierten Materialien hin zu nachhaltigen und nachwachsenden Rohstoffen - das bisherige Prinzip von Versuch und Irrtum der Vergangenheit angehört. "Indem wir zwei oder drei Ziffern im Computerprogramm verändern, können wir sämtliche Prognosen für neue Vorkommen dieser Biopolymere entsprechend anpassen." Dr. Ian Robinson von Lucite International, einem der Industriepartner des Projekts, beurteilt die Ergebnisse der Studie so: "Die jahrelange Forschungsarbeit dieses außergewöhnlichen Teams hat zu einem herausragenden Ergebnis geführt. Hier erweist sich der Wert einer intensiven Zusammenarbeit zwischen den britischen Forschungsgruppen und den beteiligten Unternehmen. Die Erkenntnisse, die sich aus diesem Konzept ergeben, sind mit der Entschlüsselung der DNA im Kunststoffbereich durchaus vergleichbar." Das DYNACOP-Projekt unter der Leitung der Universität Leeds soll zum besseren Verständnis des Fließverhaltens und der Dynamik von Gemischen topologisch komplexer makromolekularer Flüssigkeiten und deren Rolle bei der Verarbeitung sowie deren Einfluss auf die Eigenschaften nanostrukturierter Blends beitragen. Am DYNACOP-Konsortium beteiligt sind Experten aus Belgien, Dänemark, Deutschland, Griechenland, Italien, den Niederlanden, Spanien und dem Vereinigten Königreich. Weitere Informationen finden Sie unter: Universität Leeds: http://www.leeds.ac.uk/ Science: http://www.sciencemag.org/ DYNACOP-Projektinformationen auf CORDIS unter: https://cordis.europa.eu/project/id/214627/de
Länder
Deutschland, Vereinigtes Königreich