Berlin, den 29.07.2010

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11.10.2006 - CHEMIE

Mehr als Popos trocken halten

(kso) "Dieses Pulver nimmt tausend mal so viel Flüssigkeit auf, wie es selbst wiegt", erklärt Prof. Thomas Mang vom Institut für angewandte Polymerchemie der Fachhochschule Aachen und deutet auf den Inhalt eines handgroßen Bechers. Auf den ersten Blick sehen die Körner aus wie ganz normales Kochsalz. Aber das weiße Pulver, ein Hydrogel, kann mehr, wie der Leiter des Instituts für angewandte Polymerchemie (IAP) der Fachhochschule Aachen in nur wenigen Sekunden beweist. Vorsichtig schüttet der Chemiker das Granulat in ein Glas voll Wasser und wippt es hin und her. Dabei schlürft die durchsichtige Substanz das Wasser regelrecht auf und quillt zu einer wackelpuddingartigen Masse auf.

Die wohl bekannteste Anwendung dieser sogenannten Hydrogele, ist der Einsatz als Superabsorber in Babywindeln und Hygieneartikeln. Allerdings ist damit nur ein Bruchteil des Potenzials dieser zukunftsträchtigen und vielversprechenden Materialien ausgeschöpft. Das liegt daran, dass sowohl die chemischen als auch die physikalischen Zusammenhänge noch weitgehend unerforscht sind. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Intelligente Hydrogele" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erforscht Mang in Kooperation zusammen mit Dr. Siegfried Stapf vom Institut für Technische und Makromolekulare Chemie (ITMC) der RWTH Aachen den Einfluss von Salzen, Säuren Temperatur- oder Konzentrationsveränderungen auf die Hydrogele.

"Noch verstehen wir nicht vollständig, warum das Material in salzigem Wasser manchmal nur unzureichend quillt und sogar nach einiger Zeit die Wirkung wieder verliert", so Mang. Chemisch gesehen gleichen die wasserunlöslichen Molekülketten der Hydrogele einem Wollknäuel, dass an vielen Stellen mit sich selbst vernetzt ist. Auf Grund dieser chemischen Struktur quellen oder schrumpfen die aus Acrylsäure bestehenden Gele bei Änderungen der Temperatur, Salzkonzentration, pH-Werte oder elektrischen Felder. Weil sie auf äußere Reize reagieren, bezeichnen Wissenschaftler die Substanz auch als "intelligente" Materialien.

"Noch verstehen wir nicht vollständig, warum das Material in salzigem Wasser manchmal nur unzureichend quillt und sogar nach einiger Zeit die Wirkung wieder verliert", so Mang. Aber der Forscher nähert sich dem Problem systematisch. Durch wiederholte Versuchsanordnungen mit nur kleinen Veränderungen will er den genauen Zusammenhang zwischen der Materialstruktur und der Reaktion ermitteln. Auf diese Weise wäre der genaue Quellgrad bei veränderten Bedingungen demnächst vorhersehbar.
Seit über zehn Jahren arbeitet Mang bereits am Einsatz von Hydrogelen, insbesondere von stark wasseraufnehmenden Substanzen.

Aus seiner Forschung resultierten bereits Quellgummis und Quellpasten, die Tunnel gegen von außen drückendes Wasser abdichten. Beim Bau der Rheinuferstraße in Düsseldorf setzten die Baufirmen beispielsweise die Gummis zum Abdichten bereits ein. Aber auch an den in Babywindeln eingesetzten Saugmaterialien hat der Aachener Professor mitgewirkt. Allerdings tauchen immer wieder bei bestimmten Anwendungen Probleme auf: so quellen Materialien z.B. in Meerwasser nur unzureichend, wodurch sie ihre Abdichtwirkung verlieren. Durch die DFG-Förderungen sehen die Wissenschaftler wir nun die Möglichkeit die theoretischen Grundlagen weiter zu erforschen, denn "Hydrogele können viel mehr, als nur Babypopos trocken halten", so Mang.

Mehr im Internet:
Prof. Thomas Mang
Institut für angewandte Polymerchemie, FH Aachen
Hydrogele

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