Breiter Einsatz möglich, wie Spezialmaterialien für die Weltraumfahrt

Unkaputtbares Polyimid erstmals eckig hergestellt

publiziert: Dienstag, 19. Jan 2016 / 21:54 Uhr
Polyimid ist ein Kunststoff, der vielfältig verwendbar ist.
Polyimid ist ein Kunststoff, der vielfältig verwendbar ist.

Wien - Forscher der Technischen Universität Wien (TU) haben eine Synthesemethode entwickelt, die neue Möglichkeiten für die Materialklasse der Polyimide eröffnet: Durch einen technischen Trick konnten erstmals eckige Polyimid-Partikel hergestellt werden.

«Wenn man kleine Kunststoffpartikel herstellt, entstehen meistens annähernd kugelförmige Strukturen», sagt Miriam Unterlass vom Institut für Materialchemie der TU Wien. Für viele Anwendungen seien runde Partikel aber schlecht geeignet. «Oft verwendet man Flüssigkeiten, in denen Partikel mit spezieller Funktion enthalten sind, zum Beispiel als Farben und Schutzlackierungen», erklärt die Expertin. «Die geometrische Form der Partikel entscheidet dann darüber, wie sich die Partikel in der Flüssigkeit anordnen und bewegen.»

Oft trocknen Flüssigkeiten, die Partikel enthalten, nicht gleichmässig, weil beim Verdunsten eine ungünstige Strömung entsteht, die Partikel in eine bestimmte Richtung transportiert. Es gab daher immer wieder Versuche, Polyimid-Partikeln oder ähnlichen Materialien eine kantige Form zu verpassen. Die Forscher haben aus zwei verschiedenen Molekülen, die sich sonst auf recht ungeordnete Weise verbinden, zunächst einen eckigen Salzkristall hergestellt. Das gelingt besonders gut, indem man die Reaktion in einem Gel ablaufen lässt.

Supermaterial hält 700 Grad aus

Das zähe Gel verlangsamt die Geschwindigkeit der Moleküle, die Reaktion wird somit gebremst und das Endprodukt sind wohlgeordnete Kristalle hoher Qualität mit einem Durchmesser von hunderten Mikrometern - sie sind sogar mit freiem Auge sichtbar. Die Kristalle werden dann erhitzt, wobei eine weitere Reaktion eintritt: Der Salzkristall wird zum Polyimid umgewandelt - im festen Zustand, ohne aufgelöst zu werden. Das Nebenprodukt ist Wasser. Die eckige Form wird beibehalten und ein kantiger Polyimid-Partikel bildet sich.

Das so geformte Material widersteht praktisch jedem Lösungsmittel und bleibt bei bis zu 700 Grad stabil. Einsatzmöglichkeiten für derartige Partikel gibt es viele. Man könnte sie mit anderen Materialien kombinieren und Schutzlacke erzeugen, oder Spezialmaterialien für die Weltraumfahrt. Mit derselben Methode - der Herstellung eines Salzes in Gel, das dann mit Hitze in Polymer-Partikel umgewandelt wird und die Kristallform erhält - sollten sich auch andere Hochleistungsmaterialien synthetisieren lassen. Weitere Experimente laufen bereits.

 

 

(fest/pte)

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