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Kunststoffe ändern ihre Form im Magnetfeld

Berührungsloses Auslösen des Formgedächtniseffektes möglich

Wissenschaftler des Teltower Instituts für Polymerforschung am GKSS-Forschungszentrum haben gemeinsam mit Kollegen des Deutschen Kunststoff-Instituts in Darmstadt Kunststoffe mit "Gedächtnis" entwickelt, deren Form sich mithilfe magnetischer Nanopartikel steuern lässt. Ihre Ergebnisse bieten einzigartige Einsatzmöglichkeiten in der Medizin und sind jetzt in der amerikanischen Fachzeitschrift PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) erschienen.

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Versuchsaufbau zur magnetfeldinduzierten Auslösung des Formgedächtniseffekts mit Ringinduktor am Hochfrequenzgenerator und Strahlungspyrometer (links)

Formgedächtniskunststoffe sind in der Lage, ihre ursprüngliche Gestalt nach zwischenzeitlicher Verformung wieder anzunehmen. Anregen lässt sich dieses Erinnerungsvermögen durch einen äußeren Reiz, beispielsweise durch eine Erhöhung der Umgebungstemperatur. Mithlfe der neuartigen magnetisch steuerbaren Technologie ist es GKSS-Wissenschaftlern des Instituts für Polymerforschung in Teltow gemeinsam mit Forschern des Deutschen Kunststoff-Instituts in Darmstadt erstmals gelungen, die Formveränderung berührungslos auszulösen.


Das Funktionsprinzip basiert auf der Einarbeitung von fein verteilten magnetischen Nanoteilchen aus Eisenoxid in den Kunststoff, welche die Energie eines magnetischen Feldes in Wärme umwandeln. Über den Anteil an Nanoteilchen und die Stärke des Magnetfeldes kann eine gewünschte Temperatur gezielt eingestellt werden. Die Wissenschaftler aus Teltow und Darmstadt sehen vor allem Anwendungsmöglichkeiten in der Medizintechnik. So ließen sich Katheter entwickeln, die gezielt fernsteuerbar sind.

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Magnetisch induzierter Formgedächtniseffekt eines Polyetherurethans mit eingeschlossenen magnetischen Nanopartikeln. Innerhalb von 24 s stellt sich die temporär fixierte Form (Stäbchen) in die ursprüngliche Form (Spirale) im Magnetfeld eines Ringinduktors zurück

"Diese Katheter könnten Organe oder Gefäße spülen, füllen oder deren Inhalte ableiten, ohne dass bei jeder gewünschten Veränderung ein aufwendiger oder schmerzhafter Eingriff für den Patienten nötig wäre", beschreibt Professor Andreas Lendlein, Leiter des Instituts für Polymerforschung der GKSS in Teltow, seine Visionen.



Autoren der Veröffentlichung in PNAS online sind Dr. Reinhard Mohr, Dr. Karl Kratz, Dr. Thomas Weigel, Prof. Dr. Andreas Lendlein (Institut für Polymerforschung, Teltow, GKSS-Forschungszentrum GmbH), Dr.-Ing. Marta Lucka-Gabor, Dr.-Ing. Martin Moneke (Deutsches Kunststoff-Institut Darmstadt): "Initiation of shape-memory effect by inductive heating of magnetic nanoparticles in thermoplastic polymer." Online veröffentlicht vom 28.02. bis 03.03 2006 in: Early Edition (EE)

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