Bei Selbstheilung denken wir nicht unbedingt gleich an synthetische Materialien. Aus der Natur ist uns die Fähigkeit gut bekannt. Ein kleiner Schnitt in unserer Haut heilt, selbst gebrochene Knochen können wieder zusammenwachsen. Einige Tiere wie der Axolotl können selbst verlorene Gliedmaßen regenerieren. Die Natur hat diese Fähigkeit sozusagen perfektioniert – sie zeigt uns aber auch, dass die Selbstheilung nie nur der Selbstzweck ist. Alle Materialen erfüllen auch andere Funktionen beziehungsweise zeigen andere Eigenschaften.

Ein natürliches Vorbild unserer Forschungsarbeiten ist zum Beispiel der selbstheilende Byssusfaden bestimmter Muschelarten. Dies ist ein nicht-lebendes biologisches Material, welches die Fähigkeit zur Selbstheilung hat – die mechanischen Eigenschaften können nach starker Belastung regeneriert werden. Dies ist die „Lebensversicherung“ der Muschel in der Brandungszone. Der Mechanismus der Heilung beruht hier unter anderem auf reversiblen Bindungen und auf einer hierarchischen Struktur. Reversible Bindungen finden sich auch in unseren synthetischen Materialien wieder.

Alle Materialien, die wir nutzen, sind bei ihrer Anwendung Schadensprozessen ausgesetzt, welche mit der Zeit zur Akkumulation von vielen kleinen Schäden führen und schlussendlich zum endgültigen Versagen des Materials. Selbstheilende Materialien können nun mit diesen Schadensprozessen umgehen (Schadensmanagement), das heißt es wird nicht erst der massive Schaden am Ende geheilt, es werden bereits die kleinen Schädigungsprozesse (teilweise) umgekehrt. Auf diese Weise erreicht man eine verlängerte Lebenszeit der verwendeten Materialien.

Responsive Materialien – also schaltbare Materialien – haben auch wieder ihre Vorbilder in der Natur. Die Eigenschaften von Materialien können sich hier in Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen ändern, das heißt anpassen. Schaltbare Kunststoffe könnten auf diese Weise zwischen einer leichter verarbeitbaren Form und einer sehr stabilen Form für die Anwendung hin und her geschalten werden. Es könnten so prinzipiell rezyklierbare – also recycelbare – vernetzte Polymere hergestellt werden – mit unseren heutigen Materialien ist dies nicht möglich.

Mit unserer Forschung wollen wir neue Polymermaterialien herstellen, welche besondere Eigenschaften oder Fähigkeiten haben – wie die Fähigkeit zur Selbstheilung. Hierbei wollen wir auch andere Eigenschaften jenseits von mechanischen Eigenschaften (z.B. Absorption) wieder heilen können, das heißt funktionale selbstheilende Materialien. Inspiriert von der Natur wollen wir somit den „toten“ synthetischen Materialien etwas Leben einhauchen.

Interview: Beatrix Boldt