Wissenschaftler aus Deutschland und den Niederlanden forschen an neuen umweltfreundlichen LösungenPLAMaterialien.Ziel ist die Entwicklung nachhaltiger Materialien für optische Anwendungen wie Autoscheinwerfer, Linsen, reflektierende Kunststoffe oder Lichtleiter.Derzeit bestehen diese Produkte in der Regel aus Polycarbonat oder PMMA.
Wissenschaftler wollen einen biobasierten Kunststoff für die Herstellung von Autoscheinwerfern finden.Es stellt sich heraus, dass Polymilchsäure ein geeignetes Kandidatenmaterial ist.
Mit dieser Methode haben Wissenschaftler mehrere Probleme gelöst, mit denen herkömmliche Kunststoffe konfrontiert sind: Erstens kann die Konzentration auf erneuerbare Ressourcen den Druck, der durch Rohöl auf die Kunststoffindustrie entsteht, wirksam verringern;zweitens kann es die Kohlendioxidemissionen reduzieren;Drittens geht es dabei um die Betrachtung des gesamten Materiallebenszyklus.
„Polymilchsäure hat nicht nur Vorteile in Sachen Nachhaltigkeit, sie verfügt auch über sehr gute optische Eigenschaften und ist im sichtbaren Spektrum elektromagnetischer Wellen einsetzbar“, sagt Dr. Klaus Huber, Professor an der Universität Paderborn in Deutschland.
Eine der Schwierigkeiten, die Wissenschaftler derzeit überwinden, ist die Anwendung von Polymilchsäure in LED-bezogenen Bereichen.LED gilt als effiziente und umweltfreundliche Lichtquelle.„Insbesondere die extrem lange Lebensdauer und sichtbare Strahlung, wie zum Beispiel das blaue Licht von LED-Lampen, stellen hohe Anforderungen an die optischen Materialien“, erklärt Huber.Deshalb müssen extrem langlebige Materialien verwendet werden.Das Problem ist: PLA wird bei etwa 60 Grad weich.Allerdings können LED-Leuchten im Betrieb Temperaturen von bis zu 80 Grad erreichen.
Eine weitere herausfordernde Schwierigkeit ist die Kristallisation von Polymilchsäure.Polymilchsäure bildet bei etwa 60 Grad Kristallite, die das Material verwischen.Die Wissenschaftler wollten einen Weg finden, diese Kristallisation zu vermeiden;oder um den Kristallisationsprozess besser kontrollierbar zu machen – so dass die Größe der gebildeten Kristallite das Licht nicht beeinflusst.
Im Paderborner Labor bestimmten die Wissenschaftler zunächst die molekularen Eigenschaften der Polymilchsäure, um die Eigenschaften des Materials, insbesondere seinen Schmelzzustand und seine Kristallisation, zu verändern.Huber ist dafür verantwortlich, zu untersuchen, inwieweit Additive oder Strahlungsenergie die Eigenschaften von Materialien verbessern können.„Wir haben eigens dafür ein Kleinwinkel-Lichtstreusystem gebaut, um Kristallbildungs- oder Schmelzprozesse zu untersuchen, die einen erheblichen Einfluss auf die optische Funktion haben“, sagt Huber.
Zusätzlich zu den wissenschaftlichen und technischen Erkenntnissen könnte das Projekt nach der Umsetzung erhebliche wirtschaftliche Vorteile bringen.Das Team rechnet damit, seinen ersten Antwortbogen bis Ende 2022 zu übergeben.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 09.11.2022