Einem deutschen Forschungsteam gelang es, die Stabilität von Kunststoffkompositen, denen eine bestimmte Form von Zinkoxid beigemischt ist, mithilfe von Lichteinstrahlung von außen zu bestimmen. Das neue Konzept könnte zahlreiche ingenieurtechnische Probleme lösen, da Kunststoffkomposite unter anderem im Fahrzeugbau verbreitet sind und gezielt für Hochbelastungsanwendungen entwickelt werden.

Die Wissenschaftler der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU), der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Technischen Universität München (TUM) hatten Zinkoxidtetrapoden mit einem Silikonpolymer (Polydimethylsiloxane) vermischt und die Eigenschaften des so entstandenen Kompositmaterials untersucht. Sie fanden heraus, dass das Silikonmaterial durch die Zinkoxidkristalle nicht nur fester wird, sondern auch ein ungewöhnliches Lichtreflexionsverhalten aufweist. Bei Bestrahlung mit UV-Licht verändert sich unter mechanischer Belastung die Intensität des reflektierten Lichtes und damit seine Farbe.

Die Mikro-Nano-Kristalle geben eine Art optisches Warnsignal, wenn das Kompositmaterial durch Belastung zu versagen droht. Die Veränderung der Leuchteigenschaften von definierten Halbleiter-Mikrostrukturen durch mechanische Beanspruchung könnte auch für viele andere Leuchtstoffsysteme von Bedeutung sein.

Die Erkenntnisse sind nach Angaben der Forscher wichtig, um eine Materialermüdung rechtzeitig zu erkennen. Dies sei eine technisch schwierige Aufgabe, denn Risse oder Schwachstellen im Inneren eines Materialblocks könnten von außen kaum erkannt werden. Noch schwieriger aber sei es, Materialschäden in Kompositen festzustellen.

Kompositpolymere bestehen aus zwei oder mehr Ausgangsmaterialien mit unterschiedlichen Eigenschaften — zum Beispiel Silikon und Zinkoxid — die im Materialverbund bessere Eigenschaften haben. Je nach Bedarf können sie besonders leicht, mechanisch robust und preiswert hergestellt werden. Materialien wie die untersuchten Zinkoxidkristalle sind dabei offenbar eine gute Komponente für zahlreiche spezielle Kompositmaterialien.