Stress gibt Falten: Runzlige Kunststofffilme

Ähnlich wie die Haut vertrockneter Früchte werden sehr dünne Filme aus Kunststoff runzlig, wenn sie mechanischem Stress ausgesetzt werden.

Amherst (USA) - Diesen Effekt nutzt ein internationales Forscherteam für ein Messverfahren, um Schichtdicke und elastische Eigenschaften solcher Polymerschichten genau zu bestimmen. Die im Wissenschaftsmagazin "Science" vorgestellte Methode erfordert lediglich ein Lichtmikroskop und kann für die Untersuchung komplexer neuer Materialien angewendet werden.

"Es ist keineswegs klar, dass extrem dünne Filme dieselben Eigenschaften haben, wie die massiven Materialien. Unsere Methode liefert einen schnellen und genauen Weg, dies zu überprüfen", erklärt Narayanan Menon von der University of Massachusetts in Amherst. Das Verfahren beruht auf der Grenzflächenspannung, die entsteht, wenn ein Wassertropfen auf der Oberfläche eines in Wasser frei schwimmenden Kunststofffilms platziert wird. Um seine elastische Energie so gering wie möglich zu halten, deformiert sich der Film und wird runzlig.

Mit einem einfachen Lichtmikroskop und einer Digitalkamera beobachteten die Forscher Anzahl und Länge der entstandenen Falten. Aus diesen Daten können sie sowohl die Schichtdicken als auch die elastischen Stoffkonstanten solcher Filme sehr genau bestimmen. Das Team testete seine Methode an Folien des gängigen Kunststoffs Polystyrol, die zwischen 31 und 233 Nanometer dick waren. Durch Zusatz eines Weichmachers veränderten sie die elastischen Eigenschaften.

Die Bildung von Runzeln als Antwort auf äußere Kräfte ist eine verbreitete Alltagserscheinung. Unsere Gesichtshaut zeigt sie, wenn wir lachen oder uns ärgern, ebenso wie die dünne Haut auf warmer Milch. Aber auch für biologische Prozesse, die sich in flüssiger Umgebung abspielen, sind solche elastischen Verformungen wichtig. So hätten Wissenschaftler bereits die Faltenbildung von Zellmembranen genutzt, um Zellteilungsprozesse zu studieren, erläutert Narayanan Menon. "Wir hoffen, dass unsere Arbeit an einer viel einfacheren idealisierten Situation dazu beiträgt, derartige Versuche besser zu verstehen", so der Forscher.

Quelle: https://www.weltderphysik.de/gebiet/materie/news/2007/stress-gibt-falten-runzlige-kunststofffilme/