Kunststoffe: Instabiler als bislang geglaubt

Wissenschaftler fanden nun heraus, dass sich die Lebensdauer von chemischen Bindungen in Kunststoffen durch anhaltende Krafteinwirkung drastisch verkürzen lässt.29.02.2008

Kunstoff bricht leichter als gedacht
© SXC

So kann es schon bei wesentlich geringeren Zugkräften als bisher angenommen zur Zerstörung der Bindungen und damit zum Materialversagen kommen.

Dies konnten Wissenschaftler der Hochschule München in Zusammenarbeit mit der Christian-Albrechts-Universität Kiel nachweisen. Mit einem Rasterkraftmikroskop haben sie den Kraftverlauf bei der Dehnung von kovalenten Silizium-Kohlenstoff-Bindungen in Polymer-Molekülen bis hin zum Zerreißen untersucht und das Verhalten mit einem theoretischen Modell erklärt.

Die Forscher fanden heraus, dass sich die in Polymeren vorherrschenden kovalenten Bindungen schon bei einer Zugbelastung lösen, die weit unterhalb der maximalen Bindungskraft liegt. Einzige Bedingung: die Zugbelastung muss über einen gewissen Zeitraum andauern.

Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, haben die Forscher mit der Spitze eines Rasterkraftmikroskops (AFM) Moleküle des Zucker-ähnlichen Polymers Carboxymethylamylose mit verschiedenen Zuggeschwindigkeiten bis zum Zerreißen gedehnt und dabei den Kraftverlauf gemessen. So konnte gezeigt werden, dass die für die Stabilität der Verbindung maßgeblichen Silizium-Kohlenstoff-Bindungen schon bei geringen aber anhaltenden Kräften zerstört werden.

Eine Erklärung haben die Wissenschaftler dafür auch parat: Durch die angelegte Kraft wird die Bindungsenergie so weit abgesenkt, dass die Bindung bereits bei Raumtemperatur thermisch zerstört werden kann. Ihre Lebensdauer reduziert sich dadurch auf Sekundenbruchteile und die Bindung löst sich blitzschnell auf.

COMPAMED.de; Quelle: Hochschule München