[jr] Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Intelligente Systeme und der Pennsylvania State University hat ein weiches Material entwickelt, welches sich nach Beschädigung in Sekundenschnelle selbst heilt. Hierzu orientierten sich die Forscher an der Natur und untersuchten die Molekülstruktur und die Aminosäuresequenzen von Tintenfischproteinen. Mithilfe von Protein-Engineering entwickelten sie das flexible, gummiartige Material. Dazu veränderten sie die Nanostruktur eines neuen dehnbaren Materials so lange, bis es seine Struktur und Eigenschaften wieder vollständig zurückerlangte, nachdem es zerschnitten oder durchstochen wurde. Das Material könnte das Forschungsgebiet der Softrobotik revolutionieren. Da es jeden Schaden rückgängig machen kann, ermöglicht es unzählige Anwendungen in einer Welt, in der Roboter mit dynamischen und unvorhersehbaren Umgebungen zurechtkommen müssen. Die Moleküle bisheriger verformbarer und selbstheilender Materialien brauchen mehrere Stunden oder sogar Tage, um sich wieder miteinander zu verbinden. Dies geht jedoch auch oft mit einer Einbuße der Festigkeit an der Stelle einher, an der sie beschädigt wurden. Das neu entwickelte Material rekonstruiert jedoch seine Struktur und Eigenschaften innerhalb von Sekunden wieder vollständig. Soft-Roboter, die aus diesem Material gebaut wären, könnten sich nun sofort selbst reparieren. Insbesondere im Bereich der Robotik gewinnen selbstheilende weiche Materialien zunehmend an Bedeutung. Vor allem in dynamischen und unvorhersehbaren Umgebungen sind diese Materialeigenschaften ausschlaggebend. Je weicher das Material, desto schneller kann es jedoch auch beschädigt werden. Dies schränkt die Langlebigkeit und Leistung und demnach die praktische Anwendung dieser Roboter ein. Sekundenschnelle Selbstheilung könnte dieses Manko ausgleichen. In Zukunft könnten derartige Roboter in vielen gefährlichen Bereichen zum Einsatz kommen. Zudem könnte das Material für Schutzkleidung verwendet werden.

Quelle: Pena-Francesch A, et al. 2020. Biosynthetic self-healing materials for soft machines. Nat. Mater. Jul 27. [Epub ahead of print]