Extrem hartes Polymer ist leicht und tötet Viren ab
Ein neues Polymer hat ungewöhnliche Eigenschaften: Es ist sehr stabil, leicht, kann flexibel sein und Viren abtöten. Es ist auch einfach herzustellen.
Das sehr stabile Polymer sieht unscheinbar aus. Hier wird es gerade in eine Petrischale gelegt.
(Bild: Screenshot / University of Tokyo)
Ein Wissenschaftsteam der University of Tokyo hat ein synthetisches Polymer entwickelt, das verschiedene ungewöhnliche Eigenschaften miteinander kombiniert. Das Polymer ist extrem leicht, im trockenen Zustand sehr stabil, nass flexibel und kann als Filter eingesetzt werden, um Viren abzutöten.
Hartes Polymer
Das neu entwickelte Material ähnelt mit seinen Eigenschaften einem natürlichen Luffa-Schwamm, der aus dem inneren, faserigen Skelett der Luffa-Gurke gewonnen wird. Das Polymer weist eine ähnliche Porosität auf, dessen Struktur dem Material im trockenen Zustand eine extreme Festigkeit verleiht. Bei einer Dichte von lediglich 0,5 g/cm³ erreicht es eine Steifigkeit von elf Gigapascal. Das ist im Vergleich zu herkömmlichen Polymeren etwa viermal so stark.
"Ein Nachteil von leichten Polymeren ist ihre mechanische Schwäche – sie neigen dazu, sehr weich zu sein", sagt Yoshimitsu Itoh, Professor am Fachbereich Chemie und Biotechnologie der University of Tokyo. "Aber unseres hat eine geringe Dichte und dennoch eine Steifigkeit von elf Gigapascal."
Ist das Material Nässe ausgesetzt, wird es dagegen weich. Dabei reagiert das Polymer auf den pH-Wert. Je nach Säuregrad der Flüssigkeit wird es steifer oder flexibler. Die Poren des Polymers sind groß genug, um Flüssigkeiten durchzulassen. Zugleich sind sie aber so klein, dass etwa Viren und Bakterien gefiltert werden können. Die werden dabei zugleich abgetötet.
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Die Herstellung des Polymers gestaltet sich recht unkompliziert, schreiben die Wissenschaftler in der Studie "Electric double-layer synthesis of a spongelike, lightweight reticular membrane", die in Science erschienen ist. Demnach reichen reines Wasser und eine Mischung aus Resorcin und Aldehyd aus, an die eine Spannung angelegt wird. Die Stoffe verbinden sich dann spontan zu einer ultradünnen Membran mit einer porösen Struktur. Da die Substanz Lignin ähnelt, einem Stoff, der ein natürlicher Bestandteil von Holz ist, sei es auch noch umweltfreundlich. Weitere Herstellungsschritte sind nicht nötig. Die Membran kann dann zu einer dünnen Folie verarbeitet werden, die Synthetisierung in großen Mengen erfolgen.
Das Polymer lässt sich auf verschiedene Oberflächen von Objekten aufbringen, deren Steifigkeit und Haltbarkeit damit verbessert werden, ohne das Gewicht großartig zu erhöhen. Auch als Filter kann das Material eingesetzt werden.
(olb)
