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Völlig neue Kunststoff-Klasse – von der Natur inspiriert

„Mineral-Kunststoff“
Völlig neue Kunststoff-Klasse – von der Natur inspiriert

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Einen neuartigen „Mineral-Kunststoff“, der sich strukturell an Biomaterialien anlehnt, haben Wissenschaftler der Arbeitsgruppe um den Konstanzer Chemiker Prof. Dr. Helmut Cölfen hergestellt. Der Kunststoff ist ein so genanntes Hydrogel, das bei Raumtemperatur aus Kalk (amorphem Kalziumkarbonat) und Polyacrylsäure in Wasser hergestellt werden kann. Das nicht-toxische, plastische Material könnte in Zukunft klassische Kunststoffe teilweise ersetzen und dadurch zur Lösung von Umweltproblemen beitragen.

Das Hydrogel besteht aus Nano-Partikeln von Kalziumkarbonat, die durch Polyacrylsäure vernetzt werden. Das ohne Energiezufuhr bei Raumtemperatur entstehende Hydrogel ist formbar. Risse verschließen sich durch Zugabe eines Tropfens Wasser von selbst. Auch das Zusammenfügen zweier Teile ist auf dieselbe Weise möglich. In getrocknetem Zustand hat das Hydrogel die Konsistenz einer Krabbenschale und ist biegsam. Da das Gel beim Erhizten die Farbe ändert, lässt es sich als Temperatursensor einsetzen. Durch Zugabe einer schwachen Säure wie Essig- oder Zitronensäure löst es sich sprudelnd auf und setzt Kohlendioxid frei. Die zurückbleibende Polyacrylsäure ist ungiftig.
„Das Herstellverfahren ist für die Industrie adaptierbar, zumal die Ausgangsmaterialien kostengünstig großtechnisch hergestellt werden“, erläutert Helmut Cölfen. Nach Trocknung erhält man ein Material, das als Ersatz für herkömmliche Kunststoffe für Anwendungen in Trockenheit geeignet ist, etwa für Elektonikbauteile. Künftige Forschungsvorhaben sollen zeigen, welche medizinischen Anwendungen denkbar sind. Unter anderem sollen weitere Mineralien als Ausgangsstoff getestet und Polyasparaginsäure als Vernetzungsmittel eingesetzt werden. Diese ist vollständig biologisch abbaubar.
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