Hart und weich zugleich: „Super-Gelee“ aus dem Labor

Hydrogele gelten als wichtige Zukunftsmaterialien. Genutzt werden manche von ihnen längst. Weiche Kontaktlinsen etwa sind eine Anwendung, spezielle Wundauflagen eine andere. Eine Vielzahl weiterer Substanzen dieser Art wurde bereits entwickelt. Sie zeichnen sich etwa dadurch aus, besonders reißfest zu sein oder sich nach Beschädigung selbst heilen zu können.

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All diese Eigenschaften beruhen auf den physikalisch-chemischen Bindungseigenschaften der benutzten Molekül-Mixe. Selbstheilung etwa ist möglich, wenn diese nach Schädigung gar nicht anders können, als gleichsam wieder in ihre alte Anordnung „zurück zu rutschen“.

Liebling, der Gelee ist ganz hart

Forscherinnen und Forscher der Universität Cambridge haben jetzt im Magazin „Nature Materials“ ein Hydrogel vorgestellt, das in puncto Flexibilität bislang nie erreichte Eigenschaften zeigt. Es ist, je nach Situation, geleeartig oder superhart und widerstandsfähig. Verantwortlich für diesen physikalisch-chemischen Jekyll-Hyde-Dualismus sind Moleküle namens „Cucurbiturile“.

Sie heißen so, weil sie an die Früchte der Pflanzengattung Cucurbita erinnern: Kürbisse. Das Team um Zehuan Huang bezeichnet die Cucurbiturile als „Handschellen“, die das Polymer zusammenhalten und andere Moleküle zwingen, Hohlräume zu füllen.

Belastbar... sehr belastbar

Die Verbindungen sind flexibel, daher die gelartige Eigenschaft. Gleichzeitig sind sie stark, und die eingeschlossenen anderen Moleküle füllen den Raum so aus, dass das Material kaum zurückweicht, wenn es belastet wird, sondern sich gleichsam wie eine Art sehr stabiles Glas verhält. Ein Quadratzentimeter davon kann, so haben es Tests gezeigt, das Gewicht eines PKW aushalten, ohne zu zerbrechen - geschweige denn einfach geleetypisch weg zu flutschen.

Nutze man andere Moleküle, um die Hohlräume zu füllen, lasse sich diese Eigenschaft zudem gezielt modifizieren, so die Forschenden. Anwendungen seien in der Mikroelektronik oder im biomedizinischen Bereich denkbar.