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Klebstoff Recycelbarer Klebstoff mit hoher Temperaturbandbreite entwickelt

Quelle: GDCh / Redakteur: Dorothee Quitter

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An der Tsinghua-Universität in Beijing (China) haben Forschende einen supramolekularen Hochleistungsklebstoff entwickelt, der recycelt werden kann und höchste Haftleistungen im Temperaturbereich von -196 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius erreicht.

Eine außergewöhnlich enge Verzahnung der molekularen Komponenten trägt während des Aushärtens zu dem breiten Klebespektrum bei.
Eine außergewöhnlich enge Verzahnung der molekularen Komponenten trägt während des Aushärtens zu dem breiten Klebespektrum bei.
(Bild: Wiley-VCH)

Anders als normale Klebstoffe haften supramolekulare Klebstoffe nicht durch Quervernetzung der molekularen Komponenten. Vielmehr lagern sich die Moleküle beim Aushärten des Klebers passgenau zusammen. Forschende interessieren sich für solche supramolekulare Systeme, da sich die Ausgangsstoffe prinzipiell wiedergewinnen lassen und ihr chemisches Verhalten gut maßgeschneidert werden kann. Jedoch sind die Klebeleistungen nicht sehr gut und können je nach Umweltbedingungen stark schwanken.

Verzahnte Struktur mit außerordentlich starker Haftwirkung

Ein Forschungsteam um Kai Liu von der Tsinghua-Universität in Beijing (China) hat nun einen supramolekularen Hochleistungsklebstoff entwickelt, der höchste Haftleistungen im Temperaturbereich von -196 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius erreicht. Wie das Team in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichtet, enthält der Klebstoff zwei Komponenten: Eine ist ein kleines Protein, das in Bakterien biotechnologisch hergestellt werden kann. Die andere ist ein Kronenether – ein ringförmiges Molekül das ein Gastmolekül umschließen kann. Wird der Kleber erwärmt, verankert sich der Kronenether auf der Proteinoberfläche. Während des Aushärtens ziehen sich Protein und Kronenether durch die entgegengesetzte Ladung und molekulare Wechselwirkungen so stark an, dass eine neue, verzahnte Struktur mit außerordentlich starker Haftwirkung entsteht. Bei niedrigen Temperaturen treibt die enge Verzahnung das gebundene Wasser aus dem Protein heraus, so die Vermutung. Dadurch könnten sich beim Einfrieren keine Eiskristalle bilden, die in vielen konventionellen Klebern zur vorzeitigen Rissbildung führen.

Einsatz auch unter Wasser

Miteinander verklebte Stahlplatten hielten nach Angaben der Forschenden hohe Scherkräfte bei Raumtemperatur, in flüssigem Stickstoff und bei 200 Grad Celsius aus. Der Klebstoff funktioniere mit verschiedenen Materialien und auch unter Wasser. Eine solche Bandbreite an Bedingungen erreichen selbst Spezialklebstoffe kaum – für supramolekulare Klebstoffe seien sie ein Rekord. Die zwei Komponenten konnten auch wieder aufbereitet werden. Der recycelte und neu ausgehärtete Kleber büßte kaum an Leistungsfähigkeit ein, heißt es.

Zur Originalpublikation in der Zeitschrift "Angewandte Chemie"

(ID:48490028)

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