Wissenschaftler präsentieren bahnbrechende "Glasgele": stark, dehnbar und leitfähig

BerlinForscher haben neuartige Materialien namens „Glasgele“ entwickelt, die sehr robust sind und zu über 50 Prozent aus Flüssigkeit bestehen. Diese Materialien sind einfach herzustellen und vielseitig einsetzbar. Glasgele haben Eigenschaften sowohl von glasartigen Kunststoffen als auch von Gelen.

Wichtige Eigenschaften von Glasgelen:

• Hart wie glasartige Polymere
• Dehnbar auf das Fünffache ihrer ursprünglichen Länge
• Rückformung bei Erwärmung
• Sehr klebrige Oberfläche
• Bestehen zu über 50% aus Flüssigkeit und leiten daher effektiv Strom

Michael Dickey, Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik an der North Carolina State University, erklärte, dass sie ein neues Material namens gläserne Gele entwickelt haben. Diese Materialien sind so robust wie hartes Plastik, können sich jedoch ohne zu brechen dehnen. Wenn sie erhitzt werden, kehren sie in ihre ursprüngliche Form zurück. Darüber hinaus haften diese gläsernen Gele besser als andere harte Materialien.

Meixiang Wang, eine Postdoktorandin an der NC State, erklärte, dass glassy gels zu mehr als der Hälfte aus Flüssigkeit bestehen und daher eine bessere elektrische Leitfähigkeit aufweisen als vergleichbare Kunststoffe.

Um glasige Gele herzustellen, mischen Forscher flüssige Bestandteile von glasigen Polymeren mit einer ionischen Flüssigkeit. Diese Mischung wird in eine Form gegossen und dann ultraviolettem Licht ausgesetzt. Das ultraviolette Licht härtet das Material aus, und wenn die Form entfernt wird, bleibt das glasige Gel übrig.

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Die ionische Flüssigkeit dient als Lösungsmittel, indem sie die Polymerketten voneinander trennt und das Material flexibel macht. Die Ionen in der Flüssigkeit haften an das Polymer und verhindern so die Bewegung der Ketten, was das Material gleichzeitig fest und dehnbar macht.

Wissenschaftler haben versucht, glasige Gele mithilfe verschiedener Polymere und ionischer Flüssigkeiten zu erzeugen. Jedoch sind nicht alle Polymertypen dazu in der Lage, diese Gele zu bilden. Geladene oder polare Polymere zeigen vielversprechende Ergebnisse, da sie von der ionischen Flüssigkeit angezogen werden.

Glasige Gele verdunsten oder trocknen nicht aus, obwohl sie zu 50-60% aus Flüssigkeit bestehen. Sie sind zudem sehr klebrig. „Wir wissen, warum sie hart und dehnbar sind, aber wir können nur mutmaßen, warum sie so klebrig sind“, sagte Dickey.

Glasartige Gele herzustellen ist einfach. Man kann sie in jeder Form aushärten oder einen 3D-Drucker verwenden. Anders als bei vielen Kunststoffen mit ähnlicher Festigkeit muss man das Polymer nicht an einen anderen Ort zum Formen bringen.

Der Artikel „Glasartige Gele durch Lösungsmittel verstärkt“ wird am 19. Juni in der Zeitschrift Nature erscheinen. An der Forschung beteiligt waren: Xun Xiao von der University of North Carolina at Chapel Hill, Salma Siddika, Doktorandin an der NC State, Mohammad Shamsi, ehemaliger Doktorand an der NC State, Ethan Frey, ehemaliger Student an der NC State, Brendan O'Connor, Professor für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der NC State, Wubin Bai, Professor für angewandte physikalische Wissenschaften an der UNC, und Wen Qian, außerordentlicher Forschungsprofessor für Maschinenbau und Werkstofftechnik an der University of Nebraska-Lincoln. Die Coastal Studies Institute unterstützte die Arbeit.