Polymer-Materialien sind heute praktisch allgegenwärtig und doch stellt IBM Research nun eine Revolution in Aussicht. Wie Forscher in der aktuellen Ausgabe von Science darlegen, haben sie eine neue Klasse von Polymeren mit interessanten Eigenschaften entdeckt.
Unter anderem zeigen sie erstmals eine Beständigkeit gegen das Auftreten von Haarrissen, weshalb der Konzern beispielsweise grosses Potenzial in der Automobil- oder Luftfahrtindustrie ortet. Die mithilfe computergestützter Methoden entwickelten Polymere können aber noch mehr.
Die Materialien sind laut IBM Research robuster als Knochen, zeigen selbstheilende Eigenschaften und sind vollständig recycelbar. Daher setzt man auch insgesamt sehr grosse Hoffnungen in die Entdeckung. "Neue Materialinnovation ist kritisch, um globale Herausforderungen anzugehen sowie neue Produkte und disruptive Technologien zu entwickeln", meint James Hedrick, Advanced Organic Materials Scientist bei IBM Research.
Polymere sind längliche kettenförmige Moleküle und lange bewährte Materialien in der modernen Welt. Es gibt viele verschiedene Varianten, die sich unter anderem in Getränkeflaschen und Lebensmittelverpackungen ebenso wie in Farben sowie Bauteilen in der Automobil- oder Elektronikindustrie finden. Doch kommen mittlerweile seit Jahrzehnten die gleichen Materialklassen zum Einsatz, was sich dank der Neuentdeckung ändern könnte. Denn die neu entdeckten Polymere haben Eigenschaften, die sie bisher üblichen Familien überlegen erscheinen lassen.
Beispielsweise gibt IBM Research an, dass mit der Neuentwicklung belastungsbedingte Haarrisse bei Autokarosserien oder Flugzeughüllen ein geringeres Problem sein sollten. Denn bei bisherigen Polymeren besteht die Gefahr, dass durch die Risse eindringende Lösungsmittel zu einem strukturellen Versagen führen. Die Neuentwicklung dagegen ist lösungsmittelresistent und könnte Risse dank selbstheilender Eigenschaften verschließen. Weitere Vorteile umfassen die Tatsache, dass die neuen Polymere sowohl extrem hart als auch robust und flexibel gefertigt werden können. Zudem ist es möglich, die Materialien mit bestimmten Tricks komplett abzubauen und somit zu recyceln.
Computational Chemistry
Als "Computational Chemistry" bezeichnet IBM die Methode, mit der die Forscher auf die neuen Polymere gestossen sind. Da Wissenschaftler neue Materialien im Labor im Endeffekt durch Experimente aufgrund begründeter Vermutungen entdecken, nehmen ihnen dabei Computer sozusagen viel von der Ratearbeit ab. Hochleistungsrechner modellieren mögliche Polymer-Entstehungsreaktionen. Langfristig hofft IBM Research darauf, dass Computer so helfen werden, praktisch auf Bestellung Materialien mit gewünschten Eigenschaften zu entwickeln.
