KUNSTSTOFF XTRA
SCIENCE PARK
Das Innovationsforum als Börse für den Technologietransfer
Expertenwissen für jedermann Der diesjährige Science Park, in dem Universitäten, Hochschulen und Institute ihre Kompetenzen, Projekte, Referenzen und Lehrgänge vorstellen, wird begleitet von einem Innovationsforum, in dem über 30 Referenten zukunftsfähige Entwicklungen und deren Einsatzgebiete vorstellen. Das Programm reicht von Materialentwicklungen mit vielversprechendem Potenzial bis hin zu Entwicklungen, die sich bereits in der Praxis bewähren.
Grafik: Yoan Simon
«Auch, wenn es auf Anhieb nicht jedem sofort ins Auge fällt, meine Arbeiten haben viel mit Kunststoff zu tun», sagt Dr. Yoan C. Simon. «Denken wir an die intelligenten Materiallösungen der Zukunft,
Intelligente Materialien entstehen durch geschickte Verknüpfung verschiedener Einflussgrössen und gehen bei Materialdesign und Funktion einen Schritt weiter als herkömmliche Materialien.
dann fallen die Materialien, mit denen ich arbeite, sicherlich in diese Kategorie.» Simon wird in Luzern Polymere vorstellen, die nicht nur die traditionelle Funktion eines Kunststoffbauteils erfüllen. Die nächste Polymergeneration bringt zusätzliche Funktionalitäten mit: «Die Materialien der Zukunft führen Aufgaben aus, wenn sie bestimmten Reizen oder Umgebungsbedingungen ausgesetzt werden», erläutert Simon. «Intelligente» Polymere reagieren auf einen bestimmten Trigger mit einer sehr spezifischen Reaktion. Damit könnte man zum Beispiel Bauteile fertigen, die nach einer Deformation Dr. Bettina Schnerr-Laube, freie Fachjournalistin, Ellikon / Thur 1
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automatisch eine Rückmeldung zum Betreiber geben und den Schaden selbständig melden. Derartige mechanisch responsive und optisch aktive Polymere lassen sich durch die Kontrolle der Feinstrukturen der Moleküle auf molekularem und supramolekularem Level herstellen. Simon erforscht und entwickelt solche Materialien am Adolphe Merkle Institut an der Universität Fribourg. «Unser Ziel sind Materialien, die ihre Eigenschaften in nützlicher Art ändern, wenn sie zum Beispiel elektromagnetischer Strahlung oder mechanischer Beanspruchung ausgesetzt sind», sagt Simon. «Um dieses Ziel zu erreichen, betreiben wir Retroengineering.» Dabei wird zunächst die gewünschte Funktionalität des Materials festgelegt. Daraus werden in einem zweiten Schritt die nötigen molekularen Komponenten abgeleitet, die das Material haben muss, um diese Funktion überhaupt ausüben zu können. «Ein Beispiel mit hohem Wert für die Gewinnung sauberer Energie ist ein Material, das die klassische Solartechnik ergänzen könnte«, stellt Simon vor. »Die derzeitige Solartechnik kann ein recht breites Strahlenspektrum im NIR-Bereich nicht nutzen. Wäre es nicht von Vorteil, wenn ein Polymer dabei helfen könnte, diese ungenutzte Energiequelle anzuzapfen und diese zusätzliche Energie in die Systeme einzuspeisen?« In den zugehörigen Untersuchungen erarbeiten die Forscher des Adolphe Merkle Instituts die Grundlagen, die dazu nötig sind, dass Niedrigenergie-Photonen zu Hochenergie-Photonen transformiert werden können und entwerfen Strategien, polymere Materialien mit solchen »Upgrade-Fähigkeiten» zu Gunsten einer besseren Ener-
gieausbeute zu gestalten und zu produzieren. Des Weiteren versuchen die Materialforscher, Funktionen aus der Natur zu imitieren. Organismen sind in der Lage, mechanische Verformung zu spüren und haben Meldemöglichkeiten, zum Beispiel über Nervenbahnen, entwickelt. Integriert man solche Mechanismen in Materialien, könnte Kunststoff beispielsweise seine Steifigkeit automatisch an die mechanische Belastung anpassen. Und das ist nur ein Beispiel für die Konzepte responsiver Materialien, an denen die Materialforscher derzeit arbeiten.
Klebstoffe mit steuerbaren Eigenschaften Ebenfalls in der Forschung tätig ist Dr. Christof Brändli vom Institute of Materials and Process Engineering IMPE, Winterthur. Seine Entwicklungen befassen sich mit intelligenten Klebstoffen: «Unser Ziel ist es, Klebstoffe mit neuen und vor allem steuerbaren Eigenschaften zu finden,» erläutert Brändli. «Das betrifft nicht nur die eigentliche Klebeigenschaft, um neue Materialkombinationen kleben zu Bild: Institute of Materials and Process Engineering IMPE
Dr. Bettina Schnerr-Laube1
Intelligente Klebstoffe in Folienform erlauben ein einfaches Handling und werden zum Beispiel bei Textilverklebungen im Automobilinterieur oder der Bekleidungsindustrie eingesetzt.
12/2013