Wässrig, aber oho: Forscher haben ein Hydrogel entwickelt, das unter Druck so fest wird wie gehärtetes Glas. Man kann es sogar mit einem Auto überrollen, ohne dass es zerquetscht wird oder zerfließt. Das Gel ist zwar unter normalen Bedingungen weich und nachgiebig, wandelt dann aber reversibel seine Konsistenz. Möglich wird dies, weil das Polymergerüst des Hydrogels spezielle Querstreben aufweist, die nur sehr langsam nachgeben, wie das Team im Fachmagazin „Nature Materials“ berichtet.
Hydrogele bestehen aus vernetzten Polymeren, die nicht wasserlöslich sind, aber große Mengen an Wasser an sich binden können. Durch gezielte Anpassung der Querverlinkungen dieser Gerüste lassen sich Merkmale und Verhalten dieser Gele vielseitig anpassen. Einige dienen beispielsweise als Unterwasserkleber, andere als Gerüste für die Organzucht oder als Nahtkleber in der Chirurgie. Weil die Gele im getrockneten Zustand zudem große Mengen an Wasser aufnehmen können, werden sie auch als Superabsorber in Windeln und Damenbinden eingesetzt.
Auf die Querverbindungen kommt es an
Dass die meist glibbrigen Gele auch steinhart und stabil wie Sicherheitsglas werden können, belegt nun eine von Forschern um Zehuan Huang von der University of Cambridge entwickelte Hydrogel-Variante. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass die als Crosslinker bezeichneten Querverbindungen bei den meisten weichen Hydrogelen leicht nachgeben. Sie beruhen meist auf Wasserstoffbrücken und anderen nicht-kovalenten Bindungen, die schnell dissoziieren.
„Wir vermuten, dass die Verlängerung der Haltbarkeit dieser Crosslinker es erlaubt, supramolekulare Polymernetzwerke zu erzeugen, die sich wie glasartige Materialien verhalten“, erklären die Forscher. Dafür entwickelten sie ein Hydrogel, dessen Querstreben aus sogenannten Cucurbiturilen bestehen – käfigartigen organischen Molekülen, die die beiden Enden der gegenüberliegenden Crosslinker festhalten. Diese Käfige sorgen dafür, dass die Crosslinker nur sehr langsam auf auseinanderziehende Kräfte reagieren.
