Forscher des MIT und der Boston University machen hauchdünnen Kunststoff absolut dicht

Forscher des Massachusetts Institute of Technology (https://www.mit.edu/ ) (MIT) haben eine superdünne Kunststofffolie (https://www.nature.com/articles/s41586-025-09674-9)zum Schutz von Brücken und Lebensmitteln entwickelt. Rost, der Eisenbauteile anfrisst, und Oxidation, die Fleisch und andere Lebensmittel ungenießbar macht, hat keine Chance mehr. Die nanometerdicke Folie ist ebenso undurchlässig wie Graphen, lässt sich aber problemlos auf den Objekten aufbringen, die es zu schützen gilt.

Nach langer Zeit noch prall gefüllt

Die Experten haben winzige Ballone aus diesem Material mit Stickstoff aufpustet und wunderten sich, dass diese auch nach langer Zeit noch prall gefüllt waren – anders etwa als Ballone, die mit Wasserstoff gefüllt sind. Sie steigen zwar hoch, fallen aber spätestens am übernächsten Tag vom Himmel, weil das Gas, das sie trägt, durch die Gummihülle diffundiert.

Zumindest größere Moleküle wie Stickstoff und Sauerstoff passen dagegen durch die neue Folie nicht hindurch. “Unser Polymer ist ziemlich ungewöhnlich. Es verhält sich wie Graphen, das aufgrund seiner perfekten Kristallstruktur gasundurchlässig ist. Doch die Dichtigkeit basiert in diesem Fall auf einem anderen physikalischen Phänomen”, so MIT-Forscher Michael Strano.

Er und Scott Bunch von der benachbarten Boston University (https://www.bu.edu/) sowie MIT-Postdoktorand Cody Ritt schufen ein quasi zweidimensionales, also unvorstellbar dünnes Polymer, das mithilfe von Wasserstoffbrücken zusammengehalten wird. Dass gelang mit Molekül Melamin, das einen Ring aus Kohlenstoff- und Stickstoffatomen enthält. Es entstanden nanometergroße Scheiben, die sich übereinander stapelten und praktisch alle Poren verschlossen.

Perfekter Schutz für alles im Freien

Außerdem hat sich die neue Struktur als sehr stabil erwiesen, was sie in ihrer Funktion als Schutzschicht verschleißbeständig macht. Die Folie mit der Bezeichnung “2DPA-1” ist fester als Stahl, auf das Volumen bezogen, allerding sechsmal leichter. Herkömmliche Polymere lassen Gase durch, da sie aus einem Gewirr spaghettiartiger Moleküle bestehen, die lose miteinander verbunden sind. Dazwischen gibt es Lücken, die für die meisten Gase durchlässig sind.

Das neue 2D-Polymer ist jedoch aufgrund der Art und Weise, wie die Schichten der Scheiben aneinanderhaften, im Wesentlichen undurchlässig. “Mit einer undurchlässigen Beschichtung wie dieser könnte man Infrastrukturen wie Brücken, Gebäude und im Grunde alles, was im Freien den Elementen ausgesetzt ist, vor Zerstörung schützen”, unterstreicht Strano abschließend.