Körperwärme bewegt Kunststoff – wiederholter Formwechsel zwischen 20 °C und 37 °C

Der neue Formgedächtnis‐Kunststoff krümmt sich bei 20 °C zusammen und nimmt bei 37 °C wieder die ursprüngliche Form an. Der Vorgang ist beliebig oft wiederholbar / Bildquelle: HZG-Biomaterialforschung/Teltow

Forscher haben einen Formgedächtnis‐Kunststoff vorgestellt, der sich bei 20 °C zusammenkrümmt und bei 37 °C entspannt – und das immer wieder. Dieses reversible Bewegen war bisher nur bei Temperaturänderungen im Bereich von über 42 °C möglich. Für Anwendungen, die die Körperwärme nutzen, ist das jedoch zu hoch.

Den neuen Werkstoff hat ein vierköpfiges Team am Institut für Biomaterialforschung in Teltow bei Berlin entwickelt, das zum Helmholtz‐Zentrum Geesthacht gehört. Die Herausforderung bestand darin, neben den formbestimmenden Komponenten auch solche einzubauen, die die reversible Bewegung ermöglichen, so der Leiter des Teltower Instituts, Professor Andreas Lendlein. Diese reversible Bewegung erreichen die Forscher, indem sie zwei unterschiedliche Segmenttypen verwenden, deren Molekülketten an bestimmten Punkten verknüpft sind. Die für die Bewegung zuständigen sogenannten Aktuator‐Komponenten schmelzen bei 37 °C und kristallisieren wieder bei 20 °C. Die zweite Komponente unterstützt die Beibehaltung der molekularen Orientierung in der Aktuatorkomponente auch im aufgeschmolzenen Zustand. Damit trägt sie zur Erhaltung der Bewegungsgeometrie bei.

Eine denkbare Anwendung sind zum Beispiel sich selbst faltende Führungsvorrichtungen für Nervenelektroden, die in der minimalinvasiven Chirurgie gebraucht werden. Eine Idee aus dem Bereich der Gerontechnologie zur Verbesserung der Lebensqualität von alten Menschen sind Verschlusssysteme für Schuhe oder anderer Kleidungstücke, die sich durch bloßes Auflegen der Hand öffnen.

Veröffentlichung: Fachzeitschrift Macromolecular Rapid Communications, DOI:10.1002/marc.201400729: “Copolymer Networks From Oligo(e‐caprolactone) and n‐Butyl Acrylate Enable a Reversible Bidirectional Shape‐Memory Effect at Human Body Temperature“, Autoren: M. Saatchi, M. Behl, U.Nöchel und A. Lendlein.

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