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Jul 08, 2023

Bizarrer neuer Höchststand

Wissenschaftler in Japan haben einen faszinierenden neuen Kleber entwickelt, der grundsätzlich bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Klebstoff klebt zusammen, wenn er mit Licht einer Wellenlänge getroffen wird, und bricht wieder auseinander

Wissenschaftler in Japan haben einen faszinierenden neuen Kleber entwickelt, der grundsätzlich bei Bedarf ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Klebstoff klebt zusammen, wenn er einer Lichtwellenlänge ausgesetzt wird, und löst sich bei einer anderen auf, sodass er leicht entfernt und wiederverwendet werden kann – möglicherweise sogar unter Wasser.

Beim Entwerfen von Klebstoffen müssen zwei widersprüchliche Eigenschaften in Einklang gebracht werden – wie gut sie zusammenkleben und wie leicht sie sich lösen. Offensichtlich geht die Steigerung des einen normalerweise zu Lasten des anderen. Ein idealer Kleber wäre ein Kleber, der während des Gebrauchs stark hält, sich aber bei Bedarf lösen lässt, um Fehler auszugleichen oder wenn ein Produkt nicht mehr nützlich ist.

Jetzt haben Wissenschaftler am japanischen National Institute for Materials Science (NIMS) einen Klebstoff entwickelt, der genau das kann. Der Hauptbestandteil ist Kaffeesäure, die bei verschiedenen Lichtwellenlängen Vernetzungen bilden und aufbrechen kann. In diesem Fall stellte das Team ein kaffeesäurehaltiges Polymer her, trug es auf eine Oberfläche auf und setzte es UV-Licht mit einer Wellenlänge von 365 Nanometern (nm) aus. Dadurch wird ein fester Film ausgehärtet, der auch bei Raumtemperatur stabil bleibt und eine Scherhaftfestigkeit von bis zu 7,2 MPa aufweist.

Wenn diese Haftung nicht mehr benötigt wird, kann die Folie 254-nm-UV-Licht ausgesetzt werden, das die Vernetzungen aufbricht und sie in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt. Dadurch hinterlässt es keine Rückstände auf der Oberfläche und verliert keine seiner Klebeeigenschaften, so dass es praktisch wie neu wiederverwendet werden kann.

Die Forscher unterwarfen den Klebstoff einer Reihe von Tests, darunter wiederholtes Biegen von Proben und Heben eines 40-kg-Gewichts, was dem Klebstoff 72 Stunden lang ohne Anzeichen eines Bruchs gelang. In anderen Fällen reparierten sie damit gerissene Silikonschläuche und ließen dann Hochdruckwasser durch sie laufen, wobei sie keine Lecks fanden.

In Folgetests zeigte das Team, dass es sogar unter Wasser einsetzbar ist. In den Kleber wurden magnetische Nanopartikel eingebettet, die sich bei Anlegen eines Magnetfeldes erwärmen und den Kleber mit dem Untergrund verschmelzen.

Das Team sagt, dass dieses Material ein breites Anwendungsspektrum haben könnte, sodass Produkte am Ende ihrer Nutzungsdauer leichter in Komponenten zerlegt und in neue Produkte umgewandelt werden könnten.

Die Forschung wurde in der Zeitschrift Advanced Functional Materials veröffentlicht.

Quelle: NIMS