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29-04-2019 | Oberflächentechnik | Nachricht | Article

Selbstheilender Lack aus Maisstärke

Author: Nadine Winkelmann

1:30 min reading time
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Ein neuer Lack aus Maisstärke ist aufgrund der besonderen Anordnung seiner Moleküle in der Lage, durch Wärme kleine Kratzer von selbst zu reparieren: Die netzartige Struktur des Lackes macht das Material beweglich, sodass Kratzer ausglichen werden und verschwinden.

Oberflächliche Mikrokratzer in der Autokarosserie oder auf anderen Hochglanzoberflächen sind harmlos, aber ärgerlich. Gemeinsam mit Experten des Leibniz-Institut für Neue Materialien (INM) entwickelten Wissenschaftler der Universität des Saarlandes einen neuen Lack, der wegen seiner speziellen Molekül-Anordnung kleine Kratzer von selbst reparieren kann. Die Vernetzung über ringförmige Moleküle macht das Material beweglich, sodass es die Kratzer ausgleicht und diese wieder verschwinden. Für die netzartige Struktur kommen ringförmige Abkömmlinge der Maisstärke, sogenannte Cyclodextrine, zum Einsatz. Diese wurden wie Perlen auf langkettige Kunststoffmoleküle aufgefädelt. In den so entstehenden sogenannten Polyrotaxanen sind die Cyclodextrine auf dem Kunststofffaden auf bestimmten Streckenabschnitten frei beweglich und werden durch sperrige Stoppermoleküle am Abfädeln gehindert. Über eine chemische Reaktion werden die Perlenketten untereinander vernetzt. 

Wärme als Trigger

Das entstehende Netzwerk ist beweglich und elastisch wie ein Strumpf. Bei Wärmeeinwirkung wandern die Cyclodextrin-Perlen entlang der Kunststofffäden in den Bereich des oberflächlichen Kratzers zurück und gleichen so die durch den Kratzer gebildete Lücke wieder aus. Für einen funktionsfähigen Lack mit höherer mechanischer Stabilität und Witterungsbeständigkeit wurde die Zusammensetzung der Polyrotaxane durch Zugabe weiterer Inhaltsstoffe, wie Heteropolysiloxane und anorganische Nanopartikel, verändert. Somit wurde auch die ursprüngliche Reparaturzeit von mehreren Stunden auf nur wenige Minuten verringert. Zurzeit arbeiten die Wissenschaftler daran, die Produktion des Lackes aus dem Labormaßstab in den Technikumsmaßstab zu überführen.

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