SFB »Polymere unter Zwangsbedingungen« wird fortgesetzt – Erkenntnisse für Leichtbau und Medizin

Der SFB, an dem auch die Universität Leipzig und das Leibniz-Institut für Oberflächenmodifizierung Leipzig beteiligt sind, erforscht seit 2011 die Eigenschaften und Strukturen von Polymeren, also langkettigen Molekülen.

Die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten umreißt SFB-Sprecher Professor Thomas Thurn-Albrecht vom Institut für Physik der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg: »Alle Kunststoffe bestehen aus Polymeren, aber auch Proteine und unsere DNA – vereinfacht gesagt alles, was an uns Menschen weich ist. Es handelt sich um Materialien mit einem unheimlich breiten Eigenschaftsprofil. Die einzelnen Bausteine können sich organisieren, dadurch entstehen wieder neue Eigenschaften.«

Dieser Prozess der Strukturbildung in Polymeren und die Frage, wie sich dieser beeinflussen lässt, stehen dabei im Zentrum der Arbeit der Forscher.

In der zweiten Förderperiode wird die Arbeit des SFB in 18 Teilprojekten fortgesetzt und ausgeweitet. Unter anderem sollen die im ersten Förderzeitraum entwickelten Methoden und theoretischen Modelle experimentell erprobt werden. Außerdem wollen die Wissenschaftler in den Bereichen der synthetischen und der biologischen Polymere gemeinsame Konzepte erforschen und evaluieren.

Am Fraunhofer-Institut für Werkstoffmechanik IWM stehen dabei vor allem neuartige thermoplastische Materialien im Mittelpunkt. »Wir arbeiten daran, die Strukturbildung in speziellen Hochleistungspolymeren besser zu verstehen und beeinflussen zu können.

Die Ausrichtung der Strukturen und der Fasern spielt eine entscheidende Rolle für die mechanischen Eigenschaften von Faserverbundwerkstoffen. Durch eine optimierte Faseranbindung und -orientierung können wir Hochleistungswerkstoffe entwickeln, die besonders fest und dabei deutlich leichter sind als herkömmliche Materialien«, sagt Professor Mario Beiner, wissenschaftlicher Leiter des Bereichs Polymeranwendungen am Fraunhofer IWM.

»Solche Materialien spielen eine wichtige Rolle im Leichtbau und können in der Luftfahrtindustrie oder im Fahrzeugbau zum Einsatz kommen«, sagt Beiner, der zugleich eine Arbeitsgruppe am Institut für Chemie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg leitet.

Auch für die Medizin kann die Arbeit des SFB in Zukunft wichtige Hinweise liefern, etwa bei der Erforschung neurodegenerativer Krankheiten wie Alzheimer. »Bei diesen Erkrankungen lassen sich verklumpte Polymere, so genannte Amyloide, auffinden, die eine nicht-funktionale Struktur angenommen haben«, erläutert Thurn-Albrecht. Sie gelten als eine mögliche Ursache für die Erkrankung.

Aus den vier Jahren der ersten Förderperiode können die Wissenschaftler des SFB mehr als 80 Publikationen in internationalen Fachjournalen, darunter auch in Science, den Proceedings of the National Academy of Science und ACS Nano, vorweisen. Darüber hinaus engagieren sich die Mitglieder auch in der Nachwuchsförderung: Mehr als 30 Doktoranden aus den Fächern Physik, Chemie und Werkstoffwissenschaften erhalten in dem eigens eingerichteten Graduiertenkolleg eine spezielle Förderung.