„Stellen Sie sich ein Material vor, das die Auswirkungen von Weltraumschrott einfach abwehren kann“, sagt ein Forscher der Texas A&M University. Dies wird mit der Entwicklung eines selbstheilenden Polymers Realität, das Raumfahrzeuge vor Hochgeschwindigkeitskollisionen schützen soll.
Im Jahr 2024 stellten Forscher der Texas A&M University ein revolutionäres Material vor, das als Diels-Alder-Polymer (DAP) bekannt ist. Dieses Polymer besitzt dynamische kovalente Bindungen, die unter Belastung brechen und sich neu bilden, was eine außergewöhnliche Schlagfestigkeit bietet. Diese Innovation begegnet der wachsenden Bedrohung durch Weltraumschrott, der ein erhebliches Risiko für Satelliten und Raumfahrzeuge in der erdnahen Umlaufbahn (LEO) darstellt.
Die einzigartige Struktur von DAP ermöglicht es, die kinetische Energie von Einschlägen durch Mikrometeoroide oder Weltraummüll zu absorbieren. Beim Aufprall brechen die Bindungen, wodurch das Polymer vorübergehend elastisch wird. Nachdem sich die Kraft abgebaut hat und das Material abkühlt, bilden sich die Bindungen neu, wodurch der Schaden effektiv „geheilt“ wird.
Mithilfe von laserinduzierten Projektilaufpralltests (LIPIT) beobachteten die Forscher, dass das Polymer beim Aufprall schmilzt, Energie absorbiert und mit minimalen Schäden schnell wieder erstarrt. Obwohl derzeit im Nanobereich getestet, sind die Ergebnisse vielversprechend. Das Team sieht Anwendungen über den Weltraum hinaus, einschließlich militärischer Anwendungen wie fortschrittliche Körperpanzerung, aufgrund der Anpassungsfähigkeit von DAP über einen weiten Temperaturbereich.
Weitere Forschung ist erforderlich, um die Leistung von DAP in großtechnischen Umgebungen und unter extremen Weltraumbedingungen zu bewerten. Dieses selbstheilende Polymer stellt jedoch einen bedeutenden Fortschritt in der Weltraummaterialwissenschaft dar. Es bietet eine potenzielle Lösung, um Weltraummissionen vor den zunehmenden Gefahren von Orbitaltrümmern zu schützen.