Forschende aus China haben eine Folie entwickelt, die auf mechanische Belastung oder auf ultraviolettes Licht mit einem Farbwechsel reagiert. Das Grundgerüst besteht aus bakterieller Cellulose. Die Studie ist im Chemical Engineering Journal erschienen.

Für die Herstellung zerkleinerte das Team die bakterielle Cellulose und behandelte sie chemisch. Dadurch entstanden reaktive Gruppen, an die sich ein Rhodamin-Farbstoff dauerhaft binden ließ. Anschließend wurde das Material zu einer flexiblen Folie verarbeitet. Für den Farbwechsel ist der Rhodamin-Baustein verantwortlich. Unter Druck oder UV-Licht öffnet sich ein Ring in seiner Molekülstruktur. Dadurch verändert sich, welche Wellenlängen des Lichts das Molekül absorbiert, und die Folie nimmt eine andere Farbe an. Die Cellulose dient dabei als Träger und überträgt mechanische Kräfte auf den Farbstoff.

Wasser setzt den Farbwechsel zurück

Der ursprüngliche Zustand ließ sich nach Angaben der Forschenden mit Wasser innerhalb von etwa einer Minute wiederherstellen. Damit kann die Folie mehrfach auf äußere Reize reagieren. In den Versuchen blieb diese Funktion auch nach fünf Wiederverarbeitungszyklen erhalten. Zudem ließen sich die funktionalisierten Cellulosefasern als Dispersion versprühen, sodass auch Beschichtungen denkbar wären.

Als mögliche Einsatzfelder nennen die Forschenden Belastungsanzeigen, fälschungssichere Kennzeichnungen und tragbare Sensoren. Das Material könnte dort sichtbar machen, ob ein Gegenstand Druck, Verformung oder intensiver UV-Strahlung ausgesetzt war. Bislang handelt es sich jedoch um eine Laborentwicklung; ein fertiges Sensorsystem oder ein industrieller Herstellungsprozess wurde nicht vorgestellt.

Auch die Abbaubarkeit wurde in einem ersten Versuch geprüft. In Erde zersetzten sich die untersuchten Proben laut Studie innerhalb von 20 Tagen. Daraus lässt sich jedoch noch nicht ableiten, dass sämtliche Bestandteile vollständig und rückstandsfrei biologisch abgebaut werden. Die Cellulose ist biobasiert, der gebundene Farbstoff hingegen nicht. Weitere Untersuchungen müssen zeigen, wie sich das Material unter unterschiedlichen Umweltbedingungen verhält und ob es sich in größerem Maßstab herstellen lässt.

ag