Eine steigende Zahl von leichte Verbundwerkstoffe und das Tragen macht sich auf den Weg. Biomaterial ist besonders in Branchen wie dem Automobil-, Schiffs- und Flugzeugbau sehr begehrt. Wenn Sie dann den (ebenfalls) wachsenden Bedarf bedenken, neue Methoden zur Früherkennung von Schäden an diesen (noch wenig bekannten) Materialien zu entwickeln, stellen Sie sich vor, wie wichtig die Entwicklung ist, von der ich in diesem Beitrag spreche.
Mit dem Ziel, beide Bedürfnisse zu befriedigen, haben die Wissenschaftler der Komplexe Materialien Gruppe der ETH Zürich haben e in einer Studie vorgestellt ein leichtes Biomaterial, das eine Farbänderung verwendet, um eine innere Verformung anzuzeigen. Ja, das ist richtig: Es ändert seine Farbe, um zu warnen, dass es bricht. Es ist ein transluzentes Biomaterial, das aus mehreren Schichten besteht. Es ist sehr leicht und stark, aber wenn es schwierig wird, warnen Sie!
Wie wird das Biomaterial hergestellt, das seine Farbe ändert, um vor dem erlittenen Schaden zu warnen?
Diese Art von Laminat besteht aus abwechselnden Schichten eines plastischen Polymers und eines künstlichen Perlmutts. Das künstliche Perlmutt wiederum ist der biologischen Struktur einer Austernschale nachempfunden und besteht aus unzähligen parallel angeordneten Glasplatten. Diese Platten sind mit einem Polymerharz verdichtet, was die Schicht extrem hart und bruchfest macht.
Über der ersten Schicht aus Biomaterial befindet sich eine weitere aus einem Polymer, dem die Forscher ein eigens für die jeweilige Aufgabe synthetisiertes Indikatormolekül beigemischt haben. Dieses „Indikator“-Molekül ist der Schlüssel zu allem. Das Molekül wird aktiviert, sobald das Polymer eine Verformung erfährt und dadurch seine Fluoreszenz ändert. Je mehr sich das Material dehnt, desto mehr werden diese Moleküle aktiviert und die Fluoreszenz erhöht.
Je mehr Schaden es nimmt, desto mehr wird es gefärbt
Wir haben fluoreszierende Moleküle verwendet, weil man die Zunahme der Fluoreszenz sehr gut messen kann und sich nicht auf die subjektive Wahrnehmung verlassen muss.
Thomas Magrin, Hauptautor der Studie.
Als Indikator dient, wie erwähnt, die Fluoreszenz des Biomaterials. So können die Forscher überlastete Bereiche innerhalb des Verbundmaterials erkennen, noch bevor es zu Brüchen kommt. Es kann helfen, gefährdete Bereiche in einer Einrichtung zu erkennen und so eine Katastrophe zu verhindern.
