Fundamentale Untersuchung der Rolle der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Triggersignals, der Freisetzungsrate der aktiven Agenzien und ihrer Transportrate für die optimale Selbstheilung in extrinsisch selbstheilenden Materialen

Max-Planck-Institut für Polymerforschung
Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

Im Rahmen des SPP1568 konnten wir erfolgreich neuartige selbstheilende Materialien entwickeln, die fallsensitiv gezielt auf korrosiven Angriff reagieren. Im Zentrum stehen hierbei redox-responsive Nanokapseln. Diese speichern geeignete aktive Substanzen sicher und setzen diese nur dann frei, wenn durch Korrosion das Potential gesenkt wird. Dies wurde erfolgreich in einer Korrosionschutzbeschichtung auf Zink demonstriert. Dabei zeigte sich, dass für eine optimale Wirkung die Geschwindigkeit der Signalausbreitung, die Freisetzungsrate und der Transport der aktiven Agenzien ganz entscheidend sind. Zum einen sollen dazu sowohl die Chemie und die Morphologie der Nanocontainer variiert werden, um die Freisetzungsrate zu beeinflussen, als auch die inhärenten Korrosionsschutzeigenschaften der Beschichtung selber, um die Signalausbreitung zu beeinflussen. Zum anderen soll die Transportrate und die Rate der Heilunsgreaktion durch eine eine Variation der aktiven Agenzien modifiziert werden. Die Selbstheilungseigenschaften der resultierenden Beschichtungen sollen u.a. mit der Rasterkelvinsondenmethode mit hoher Auflösung und in-situ untersucht werden. Der Zusammenhang zwischen Selbstheilungsfähigkeit und Signalausbreitungsgeschwindigkeit, Freisetzungsrate der aktiven Agenzien und ihr Transport zum Defekt ist von genereller Bedeutung für alle extrinsischen Selbstheilungsmaterialien, unabhängig von der Materialklasse. Zum Beispiel war im Falle des ersten berichteten Selbstheilungssystems von White et al. die Signalausbreitungsgeschwindigkeit die Rissausbreitungsgeschwindigkeit, während die Heilungsreaktion durch den Transport der Monomere, Größe und Dichte der Container und er Kinetik der Polymerisationsreaktion bestimmt wurde. Es ist daher unser Ziel, die hier zu erzielenden Erkenntnisse auch auf andere Systeme, die im SPP1568 entwickelt wurden, anzuwenden. Dabei sollen allgemeine Schlussfolgerungen für extrinsisch selbstheilende Materialien generell entwickelt werden.