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Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Formgedächtnispolymer</title>

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<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Formgedächtnispolymer</span></h1>

</header>

</div>

<div id="mw-content-text" class="mw-body-content mw-content-ltr" lang="de" dir="ltr"><div class="mw-content-ltr mw-parser-output" lang="de" dir="ltr"><p><b>Formgedächtnispolymere</b> (FGP, <span style="font-style:normal;font-weight:normal"><a href="Englische_Sprache" title="Englische Sprache">englisch</a></span> <span lang="en-Latn" style="font-style:italic">shape-memory polymers</span>, SMP) sind <a href="Kunststoff" title="Kunststoff">Kunststoffe</a>, die einen Formgedächtniseffekt (<span lang="en">shape-memory effect</span>) – ähnlich wie <a href="Formged%C3%A4chtnislegierung" title="Formgedächtnislegierung">Formgedächtnislegierungen</a> (FGL, englisch <span lang="en">shape-memory alloy</span>, SMA) – aufweisen, sich also an ihre frühere äußere Form trotz einer zwischenzeitlichen starken <a href="Verformung" title="Verformung">Umformung</a> scheinbar „erinnern“ können. Die ersten Formgedächtnispolymere bestanden aus zwei Komponenten: Die erste war ein elastisches Polymer, eine Art „Federelement“, die zweite ein aushärtendes Wachs, das das Federelement in jeder gewünschten Form arretieren kann. Zur „Programmierung“ kann das FGP im erwärmten Zustand umgeformt und anschließend abgekühlt werden. Erwärmt man das Formgedächtnispolymer erneut, so wird das Wachs weich und kann der Kraft des Federelements nicht mehr entgegenwirken. Das Formgedächtnispolymer nimmt wieder seine ursprüngliche Form an. Dieses Verhalten wird analog zur Terminologie der Formgedächtnislegierungen <a href="Einweg-Memory-Effekt" class="mw-redirect" title="Einweg-Memory-Effekt">Einweg-Memory-Effekt</a> genannt. Ein Beispiel ist <span lang="en"><i>Memory Foam</i></span>.

</p><p>Formgedächtnispolymere zeigen gegenüber den Formgedächtnislegierungen hinsichtlich ihrer Herstellbarkeit und Verarbeitbarkeit entscheidende Vorteile. Aufgrund der geringen <a href="W%C3%A4rmeleitf%C3%A4higkeit" title="Wärmeleitfähigkeit">Wärmeleitfähigkeit</a> von Polymeren weisen sie eine deutlich geringere Schaltzeit auf, diese spielt jedoch bei einer Vielzahl von potentiellen Anwendungsgebieten, insbesondere im medizinischen Bereich, eine untergeordnete Rolle. Formgedächtnispolymere schalten jeweils im weichen Zustand, während Formgedächtnislegierungen in der Hochtemperaturphase (Austenit) einen erhöhten <a href="Elastizit%C3%A4tsmodul" title="Elastizitätsmodul">E-Modul</a> aufweisen. Formgedächtnispolymere können daher prinzipbedingt nicht über eine kontinuierlich wirkende Kraft von einem Rückstell-Element programmiert werden. Das stellt für viele Anwendungen einen entscheidenden Nachteil dar. Während Formgedächtnislegierungen beispielsweise mittels einer zusätzlichen Rückstellfeder zyklisch arbeiten können, müssen FGP für jeden Zyklus neu programmiert werden. Einige <a href="Polymer" title="Polymer">Polymere</a> weisen, wie auch Formgedächtnislegierungen, auch einen Zweiweg-Memory-Effekt<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> auf, dieser lässt sich jedoch nicht praktisch zur Verrichtung von Arbeit nutzen. Formgedächtnispolymere sind daher von besonderem Interesse für Anwendungen, bei denen ein einmaliges Umschalten zur programmierten Form erforderlich ist.

</p><p>Es handelt sich bei Formgedächtnispolymeren um <a href="Funktionspolymer" class="mw-redirect" title="Funktionspolymer">Funktionspolymere</a>.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Stimuli">Stimuli</h2></div>

<p>Im obigen Beispiel wird die Temperatur als Stimulus zum Auslösen des Formgedächtniseffekts genutzt. Stimuli, die eine Rückstellung induzieren können:

</p>

<ul><li>Der zumeist verwendete Stimulus ist eine Erwärmung des FGPs über eine bestimmte Schalttemperatur. Diese kann die <a href="Glas%C3%BCbergangstemperatur" title="Glasübergangstemperatur">Glasübergangstemperatur</a> oder die Schmelztemperatur des Polymers sein.</li>

<li>Auf <a href="Optik" title="Optik">optischem</a> Weg können etwa <a href="Butylacrylat" class="mw-redirect" title="Butylacrylat">Butylacrylate</a>, die an ihren Seitenketten über <a href="Zimts%C3%A4ure" title="Zimtsäure">Zimtsäure</a>-Gruppen unter <a href="UV-Licht" class="mw-redirect" title="UV-Licht">UV-Licht</a> einer bestimmten <a href="Wellenl%C3%A4nge" title="Wellenlänge">Wellenlänge</a> <a href="Vernetzung_(Chemie)" title="Vernetzung (Chemie)">vernetzen</a>, eine Form fixieren. Wird die <a href="Chemische_Bindung" title="Chemische Bindung">Bindung</a> durch Bestrahlung mit einer anderen Wellenlänge gelöst, kommt es zur Rückstellung und damit zum Formgedächtniseffekt.</li>

<li>Mittlerweile gibt es auch Formgedächtnispolymere, die sich über magnetische Stimuli zurückstellen lassen.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Verwendung">Verwendung</h2></div>

<p>Formgedächtnispolymere sind Gegenstand intensiver Forschung. Ihr kommerzieller Einsatz wird wahrscheinlich zuerst in der <a href="Medizintechnik" title="Medizintechnik">Medizintechnik</a> erfolgen, wo metallische Formgedächtniswerkstoffe auch schon heute eine Rolle spielen, aber auch <a href="Biologie" title="Biologie">biologische</a> Nebenwirkungen zeigen können. Es gibt bereits erste Firmen, die solche Werkstoffe anbieten. Darüber hinaus ist davon auszugehen, dass sie als Etikettentechnologie Bedeutung erlangen.

In Form von Schaumstoff (engl. <span lang="en">memory foam</span>) wird die Technik unter anderem für Matratzen und Kopfhörer verwendet, die sich dadurch besonders gut an die Form des menschlichen Körpers anpassen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Andreas Lendlein, Hongyan Jiang, Oliver Jünger, Robert Langer: <cite style="font-style:italic">Light-induced shape-memory polymers</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Nature</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>434</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>7035</span>, 14. April 2005, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>879–882</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1038/nature03496">10.1038/nature03496</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Formged%C3%A4chtnispolymer&rft.atitle=Light-induced+shape-memory+polymers&rft.au=Andreas+Lendlein%2C+Hongyan+Jiang%2C+Oliver+J%C3%BCnger%2C+...&rft.date=2005-04-14&rft.doi=10.1038%2Fnature03496&rft.genre=journal&rft.issue=7035&rft.jtitle=Nature&rft.pages=879-882&rft.volume=434" style="display:none"> </span></li>

<li>Thorsten Pretsch, Melanie Ecker, Markus Schildhauer, Michael Maskos: <cite style="font-style:italic">Switchable information carriers based on shape memory polymer</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Journal of Materials Chemistry</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>22</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>16</span>, 10. Februar 2012, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>7757–7766</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1039/C2JM16204K">10.1039/C2JM16204K</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Formged%C3%A4chtnispolymer&rft.atitle=Switchable+information+carriers+based+on+shape+memory+polymer&rft.au=Thorsten+Pretsch%2C+Melanie+Ecker%2C+Markus+Schildhauer%2C+...&rft.date=2012-02-10&rft.doi=10.1039%2FC2JM16204K&rft.genre=journal&rft.issue=16&rft.jtitle=Journal+of+Materials+Chemistry&rft.pages=7757-7766&rft.volume=22" style="display:none"> </span></li>

<li>Nikolaus Fritzsche, Thorsten Pretsch: <cite style="font-style:italic">Programming of Temperature-Memory Onsets in a Semicrystalline Polyurethane Elastomer</cite>. In: <cite style="font-style:italic">Macromolecules</cite>. <span style="white-space:nowrap">Band<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>47</span>, <span style="white-space:nowrap">Nr.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>17</span>, 15. Juli 2014, <span style="white-space:nowrap">S.<span style="display:inline-block;width:.2em"> </span>5952–5959</span>, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1021/ma501171p">10.1021/ma501171p</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Ajournal&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Formged%C3%A4chtnispolymer&rft.atitle=Programming+of+Temperature-Memory+Onsets+in+a+Semicrystalline+Polyurethane+Elastomer&rft.au=Nikolaus+Fritzsche%2C+Thorsten+Pretsch&rft.date=2014-07-15&rft.doi=10.1021%2Fma501171p&rft.genre=journal&rft.issue=17&rft.jtitle=Macromolecules&rft.pages=5952-5959&rft.volume=47" style="display:none"> </span></li>

<li><span class="cite">Thomas J. Reitinger: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.dpma.de/docs/dpma/veroeffentlichungen/erfinderaktivitaeten/ea2005.pdf"><i>Formgedächtnis-Polymere (Shape-Memory Polymers, SMP) als Materialien der Zukunft.</i></a> (PDF) In: <i>Erfinderaktivitäten 2005/2006.</i> <a href="Deutsches_Patent-_und_Markenamt" title="Deutsches Patent- und Markenamt">Deutsches Patent- und Markenamt</a>, 18. August 2006, <span style="white-space:nowrap;">S. 75–84</span>,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 9. April 2015</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AFormged%C3%A4chtnispolymer&rft.title=Formged%C3%A4chtnis-Polymere+%28Shape-Memory+Polymers%2C+SMP%29+als+Materialien+der+Zukunft&rft.description=Formged%C3%A4chtnis-Polymere+%28Shape-Memory+Polymers%2C+SMP%29+als+Materialien+der+Zukunft&rft.identifier=https%3A%2F%2Fwww.dpma.de%2Fdocs%2Fdpma%2Fveroeffentlichungen%2Ferfinderaktivitaeten%2Fea2005.pdf&rft.creator=Thomas+J.+Reitinger&rft.publisher=%5B%5BDeutsches+Patent-+und+Markenamt%5D%5D&rft.date=2006-08-18"> </span></li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite">Ecker, Melanie: <a rel="nofollow" class="external text" href="https://opus4.kobv.de/opus4-bam/files/508/diss132_vt.pdf"><i>Development, Characterization and Durability of Switchable Information Carriers based on Shape Memory Polymers.</i></a> (PDF) Freie Universität Berlin, 1. September 2014,<span class="Abrufdatum"> abgerufen am 12. Februar 2018</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3AFormged%C3%A4chtnispolymer&rft.title=Development%2C+Characterization+and+Durability+of+Switchable+Information+Carriers+based+on+Shape+Memory+Polymers&rft.description=Development%2C+Characterization+and+Durability+of+Switchable+Information+Carriers+based+on+Shape+Memory+Polymers&rft.identifier=https%3A%2F%2Fopus4.kobv.de%2Fopus4-bam%2Ffiles%2F508%2Fdiss132_vt.pdf&rft.creator=Ecker%2C+Melanie&rft.publisher=Freie+Universit%C3%A4t+Berlin&rft.date=2014-09-01&rft.language=de"> </span></span>

</li>

</ol></div><div><div class="zim-footer">

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