Versagt ein Bauteil am Auto oder Flugzeug, ist die Unfallgefahr groß. Bislang konnten Ingenieure lediglich Reparaturen durchführen, sobald das Material, aus denen etwa Flugzeugflügel und Turbinenschaufeln gefertigt sind, brüchig wurde. Forscher entwickelten jetzt einen Stoff, der sich mehr als 1000 Mal selbst reparieren kann und die Lebensdauer von Bauteilen in Flugzeuge Autos und Raumfahrzeugen um Jahrhunderte verlängert.

In einer kürzlich im Fachmagazin „Proceedings of the National Academy of Science“ veröffentlichten experimentellen Studie stellen die Forscher ihre Erfindung vor. Über 40 Tage entwickelten die Forscher einen Test, bei dem sie das Material brachen und dann eine Reparatur auslösten.

Danach prüften sie, wie belastbar das Material war. Das Ergebnis war erstaunlich: „Wir haben festgestellt, dass die Bruchfestigkeit des selbstheilenden Materials deutlich über der von klassischen Verbundwerkstoffen liegt – und das mindestens über 500 Zyklen hinweg“, sagt Jack Turicek, Hauptautor der Studie in einer Mitteilung.

Material könnte 500 Jahre halten

In der Praxis würde die Selbstheilung nur dann eintreten, wenn das Material durch Hagel, Vogelschlag oder andere Ereignisse beschädigt wird. Die Forscher schätzen, dass das Material bei jährlicher Selbstheilung 500 Jahre halten könnte.

„Dies würde die Kosten und den Arbeitsaufwand für den Austausch beschädigter Bauteile erheblich senken und den Energieverbrauch sowie die Abfallmenge in vielen Industriezweigen verringern – weil es weniger defekte Teile gäbe, die manuell geprüft, repariert oder entsorgt werden müssten“, sagt Jason Patrick, Mitautor der Studie. Er ist Professor für Bau-, Konstruktions- und Umweltingenieurwesen an der North Carolina State University.

Doch wie genau repariert sich das Material? Die Forscher bringen zuerst mit einem 3D-Drucker eine Art Kunststoffschicht auf die Fasern des Materials auf. Diese Zwischenschicht wirkt wie ein Puffer und sorgt dafür, dass sich die einzelnen Lagen deutlich schlechter voneinander lösen. Das Material wird dadurch deutlich robuster.

Anschließend wird eine dünne Heizschicht in das Material eingefügt. Fließt Strom hindurch, wird sie warm und bringt den Kunststoff zum Schmelzen. Dieser fließt in feine Risse und Zwischenräume und klebt die gelösten Schichten wieder zusammen. Das Material gewinnt seine Stabilität zurück. Im nächsten Schritt müsse geklärt werden, wie und wo genau das Material eingesetzt werden könne, so die Forscher.

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