Revolution in der Materialforschung: Selbstheilendes Hydrogel entwickelt!

Bayreuth, Deutschland - Wissenschaftler der Universität Bayreuth und der Aalto-Universität haben ein innovatives selbstheilendes Hydrogel entwickelt, das menschliche Haut imitiert. Laut Focus ist dieses Hydrogel in der Lage, nach einer Verletzung innerhalb von vier Stunden zu 80-90% zu heilen und ist nach 24 Stunden vollständig wiederhergestellt. Diese Fähigkeit macht es zu einem vielversprechenden Material für zukünftige Anwendungen.

Auf eine der größten Herausforderungen in der Materialwissenschaften, die Entwicklung eines Materials, das sowohl stabil als auch selbstheilend ist, haben die Forscher nun eine Lösung gefunden. Das Hydrogel enthält ultradünne Ton-Nanoschichten, die sowohl die mechanische Stabilität als auch die Selbstheilungsfähigkeit des Materials signifikant verbessern. Josef Breu von der Universität Bayreuth hatte entscheidenden Einfluss auf die Entwicklung dieses faszinierenden Materials.

Fertigung und Eigenschaften des Hydrogels

Die Herstellung des neuen Hydrogels ist durch einen einfachen Prozess gekennzeichnet: Monomer-Pulver werden mit wasserbasierten Nanosheets vermischt und dann mit UV-Licht ausgehärtet. Diese Methode ergibt ein ein Millimeter dickes Hydrogel, das etwa 10.000 Lagen von Nanosheets enthält und dadurch eine bemerkenswerte Festigkeit erlangt. Das Material bleibt hochflexibel und elastisch, trotz seiner Stabilität.

Die Polymerketten im Hydrogel verhalten sich ähnlich wie Wollfäden, die sich bei Verletzungen automatisch wieder verbinden. Diese Fähigkeit des Hyrogels, sich zu regenerieren, wird durch ein Verflechten der Polymere zwischen den Nanosheets erreicht. Laut einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Nature Materials am 7. März 2025 könnten diese Eigenschaften revolutionäre Auswirkungen auf die Entwicklung neuer, bio-inspirierter Materialien haben (EurekAlert).

Anwendungsmöglichkeiten und zukünftige Forschung

Mögliche Anwendungen des selbstheilenden Hydrogels sind vielfältig und umfassen unter anderem die Entwicklung von selbstheilender Roboterhaut, synthetischen Geweben und langlebigen Sensoren. Die Forscher betonen, dass der praktische Einsatz des Materials noch bevorsteht, sehen jedoch in diesen Fortschritten einen bedeutenden Schritt in Richtung funktionaler Materialien.

Ein Bereich dieser Forschung ist eng mit den Aktivitäten von Robert Geitner verbunden, der an der Universität Jena zu selbstheilenden Polymeren forscht. Sein Projekt, das unter der Betreuung von Prof. Dr. Jürgen Popp steht, konzentriert sich darauf, wie Materialien, ähnlich wie menschliche Haut, Risse oder Verletzungen selbstständig reparieren können. Geitners innovative Ansätze finden auch Anwendung in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie bei Windkraftanlagen (Farbe und Lack).

Die Entwicklung und Erforschung selbstheilender Materialien steht somit auf der Schwelle, die Eigenschaften von künstlichen Stoffen erheblich zu erweitern und deren Einsatz in verschiedenen Hochtechnologiebereichen zu unterstützen.