Aktiv bewegliche Polymere Andreas Lendlein, Prof. Dr. Institut für

Aktiv bewegliche Polymere
Andreas Lendlein, Prof. Dr.
Institut für Polymerforschung
GKSS Forschungszentrum Geesthacht GmbH
14513 Teltow, Kantstr. 55, Deutschland
Tel. 03328 352 450
Fax. 03328 352 452
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Die Fähigkeit von Polymeren, sich aktiv aufgrund externer Stimuli wie Wärme, Licht
oder magnetischem Feld zu bewegen, ist von großer wissenschaftlicher und
technologischer Bedeutung. Diese stimuli-sensitiven Formgedächtniskunststoffe sind
Werkstoffe, die unter Einwirkung eines externen Anreizes ihre äußere Form gerichtet
ändern können. Ein Kunststoff weist nur dann Formgedächtnisfunktionalität auf,
wenn er entsprechend synthetisiert, verarbeitet und programmiert wurde. Im
Gegensatz zu den intrinsischen Materialeigenschaften ergeben sich Funktionalitäten
aus der Kombination von Materialien und Prozessen. Erfolgt die Verformung aus der
jeweiligen temporären in die permanente Form aufgrund einer Temperaturänderung,
handelt es sich um einen thermisch-induzierten Formgedächtniseffekt. Verlangen
aber
bestimmte
Anwendungen,
wie
beispielsweise
in
der
Medizin
einen
Formwechsel ohne eine (unerwünschte) Erwärmung des umgebenden Gewebes,
gelingt dies mit magnetisch steuerbaren Nanokompositen, deren eingebaute
Nanoteilchen in der Lage sind, die Energie eines magnetischen Feldes in Wärme
umzuwandeln. So entsteht eine magnetisch-induzierte Formgedächtnisfunktionalität,
die
berührungslos
ausgelöst
werden
kann.
Auch
photosensitive
Formgedächtnispolymere, die auf UV-Licht mit Formveränderungen antworten,
können ohne Umgebungserwärmung gesteuert werden. Darüber hinaus werden
Drei-Formenkunststoffe vorgestellt, die zwei Formänderungen über die Temperatur
gesteuert, durchführen können. Eine denkbare Anwendung hierzu findet sich in der
„Knopfloch“-Chirurgie, damit medizinische Hilfsmittel, wie z. B. ein Röhrchen
komprimiert in den Körper eingebracht werden können und sich dort mit der ersten
Formänderung zu einem größeren Ring formen, der geeignet ist, um beispielsweise
Gefäße zu öffnen. Nach Behandlungsablauf kann dann die zweite Formänderung die
Größe des Röhrchens erneut so verändern, dass eine problemlose Entfernung
möglich wird. Alle diese Polymerwerkstoffe wurden insbesondere für den Einsatz in
der minimalinvasiven Chirurgie und anderen Anwendungen in der Medizin entwickelt.
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Formgedächtniskunststoffe entwickelt für medizinische Anwendungen, die durch
unterschiedliche äußere Stimuli ihre Form ändern a) temperatur-induziert b) lichtinduziert c) magnetisch-induziert