Gummiartiger, umweltfreundlicher Superkunststoff könnte Sensoren und andere Geräte mit Strom versorgen

Ein neues ferroelektrisches Polymer, das ohne eine umweltschädliche und langlebige Substanz auskommt, die als „ewige Chemikalie“ eingestuft ist, könnte den Weg für eine neue Generation umweltfreundlicherer Wearables, Sensoren und anderer Geräte ebnen. Der Superkunststoff wurde von einem Wissenschaftlerteam der Case Western Reserve University unter der Leitung von Lei Zhu, Professor für Makromolekulare Wissenschaft und Technik, entwickelt. Zhu sagt: „Auch die Art und Weise, wie dieses Material elektrische Eigenschaften erzeugt, ist grundlegend neu. Im Gegensatz zu herkömmlichen ferroelektrischen Materialien muss es nicht kristallisieren, um die Polarität zu fixieren, die elektrische Eigenschaften verleiht.“

Die meisten aktuellen ferroelektrischen Materialien basieren auf Keramik, sind unflexibel und weisen eine „spontane Polarisation“ auf. Das bedeutet, dass elektrische Ladung durch ein elektrisches Feld ein- und ausgeschaltet werden kann – eine entscheidende Eigenschaft für die Elektronik der nächsten Generation, erklärt Interesting Engineering . Der Ansatz des Teams zeichnet sich dadurch aus, dass er diese interessanten elektrischen Eigenschaften auf ein Polymermaterial überträgt, das leicht, weich und dehnbar ist. Dadurch eignet sich die neue Komponente ideal für den Einbau in den menschlichen Körper.

Das chemische Design des Polymers verbessert die Verarbeitung und erleichtert die Herstellung dünner Filme oder Beschichtungen. Dies könnte den Einsatz in verschiedenen Elektronikbereichen beschleunigen, insbesondere in Bereichen, in denen Abfall und Toxizität reduziert werden sollen. Das Team sieht unter anderem Anwendungen für Infrarotdetektoren und Ultraschallgeräte vor, da das Material akustisch mit biologischem Gewebe kompatibel ist.

Die Elastizität des Polymers ermöglicht seinen Einsatz für Virtual- und Augmented-Reality-Brillen der nächsten Generation, bei denen ein hoher Bedarf an flexibler und weicher Elektronik besteht.

Die Forschung des Teams begann 2017 mit einem Zuschuss des US-Energieministeriums, und obwohl der Zuschuss 2022 endete, arbeiteten die Forscher weiter, „bis wir endlich den Jackpot knackten“, sagt Zhu.