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Selbstheilender Epoxidharz-Film durch MXene und Diselenid
Ein chinesisches Forschendenteam hat einen epoxidbasierten Film entwickelt, der dank der Kombination aus MXenen und dynamischen Diselenid-Bindungen unter Lichteinwirkung selbstheilende Eigenschaften zeigt. Der Film erreicht eine Zugfestigkeit von 22,07 MPa und eine Heilungseffizienz von 96,3 %.
Epoxidharze gelten aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit und thermischen Stabilität als geeignete Werkstoffe für flexible elektronische Filme. Allerdings schränken ihre Sprödigkeit, schlechte Filmbildungseigenschaften sowie das Fehlen einer Selbstheilungsfunktion den Einsatz in diesem Anwendungsfeld bislang ein. Ein Forschendenteam um Yue Ma hat nun einen Ansatz vorgestellt, der diese Nachteile gezielt adressiert: Ein Epoxidharz wurde mit MXenen sowie dynamisch reversiblen Diselenid-Bindungen modifiziert, um sowohl die Flexibilität als auch die Filmbildungseigenschaften zu verbessern.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nutzten dabei einen Synergieeffekt: Die MXene wandeln eingestrahltes Licht in Wärme um (photothermische Konversion), während die Diselenid-Bindungen unter Wärmeeinwirkung dynamisch reversible Austauschreaktionen eingehen. Auf diese Weise erhält das Material eine lichtgesteuerte Selbstheilungsfähigkeit.
Lesetipp: Epoxidharze
Epoxidharze sind aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften in der Beschichtungsindustrie verbreitet wie kaum eine Bindemittelklasse. In ihrem neuen Fachbuch „“Epoxidharze„“ erläutern die Autoren Dornbusch, Christ und Rasing die Grundlagen der Chemie der Epoxygruppe und vermitteln anhand konkreter Formulierungen den Einsatz der Epoxy- und Phenoxyharze in industriellen Beschichtungen – u.a. für Korrosionsschutz, Bodenbeschichtungen, Pulverlacke und Doseninnenbeschichtungen.
Optimierte Rezeptur mit hoher Heilungseffizienz
In ihrer Studie identifizierten die Forschenden eine Rezeptur mit 1,0 Gew.-% MXenen und 4,0 Gew.-% Bis(1-hydroxyethyl)diselenid als besonders leistungsfähig. Der resultierende Film weist eine deutlich erhöhte Zähigkeit auf und erreicht eine Zugfestigkeit von 22,07 MPa. Die lichtinduzierte Selbstheilungseffizienz liegt bei 96,3 %, was den Film für anspruchsvolle Anwendungen im Bereich flexibler Elektronik prädestiniert.
Die Arbeit liefert damit einen praktikablen Ansatz zur Entwicklung leistungsstarker, lichtresponsiver und selbstheilender Epoxidharzmaterialien. Insbesondere für die wachsenden Marktsegmente flexibler Sensoren, Displays und tragbarer Elektronik eröffnen sich durch die Kombination aus mechanischer Belastbarkeit und Reparaturfähigkeit neue Perspektiven.
Quelle: Ma, Y. et al. High-performance self-healing epoxy resin film based on the synergistic effect of photothermal conversion and dynamic bonds. J. Mater. Chem. C (2026). https://doi.org/10.1039/D6TC00130K
