En speciell formel för epoxihartser har utvecklats vid TU Wien, som kan användas för fiberförstärkta kompositer inom flyg- skeppsbyggnad och biltillverkning, eller till och med för undervattensrenovering. Detta uppnås endast genom att bestråla någon del av hartset med ljus.

Inom några sekunder kan det nya materialet förvandlas helt. Initialt, materialet är transparent och antingen i flytande eller pastaform; sedan, när någon del av den bestrålas med lämpligt ljus, hela hartset börjar stelna och får en mörk färg. Den speciella epoxihartsformeln som gör detta möjligt har patenterats av TU Wien. Nu, forskare har till och med framgångsrikt genomfört processen under vattnet. Detta innebär att det nya epoxihartset kan användas för jobb som, ända tills nu, hade varit mycket svår att genomföra, som att fylla undervattenssprickor i bropelare eller dammar, eller reparera rör under pågående drift.

Som ytterligare en nyhet, den speciella formeln kan appliceras i kombination med kolfiber och kolfibermattor. Många möjligheter uppstår för tillämpningar inom flygteknik, vindturbiner, varvs- eller fordonsindustrin – inom alla områden där högsta mekaniska egenskaper måste kombineras med lättviktsdesign.

Vanligt material med ett extraordinärt tillskott

Epoxihartser är standardmaterial som används inom industrisektorn för många olika ändamål, som isolering av elektroniska komponenter eller säkrande av mekaniska delar. Forskargruppen leds av professor Robert Liska (Institute of Applied Synthetic Chemistry, TU Wien) utvecklar tillsatser som tillsätts vanlig epoxiharts för att justera dess egenskaper och möjliggöra målinriktad härdning med en knapptryckning.

"Vi utvecklar speciella föreningar där ljus utlöser en kemisk reaktion", förklarar Robert Liska. "Detta kan vara en stark blixt av synligt ljus, men vi har också föreningar som bara reagerar på UV-ljus." Vid den punkt där ljuset träffar hartset, en reaktion startas som frigör värme. Denna värme sprider sig och initierar en kemisk kaskad någon annanstans tills allt harts har härdats.

"Den viktigaste fördelen med denna metod är att det inte är nödvändigt att belysa hela hartset som med andra ljushärdande material", förklarar Liska. "Det räcker att bestråla någon del av hartset med ljus. Resten härdar sedan även om den ligger djupt i en mörk spricka som du vill fylla."

Industrisektorns intresse

Partnerföretag från industrin har frågat sig om denna process också skulle vara möjlig i närvaro av "mörka" fyllmedel eller fibrer eftersom självhärdande epoxiharts skulle vara extremt användbart för vissa av dessa svårare tillämpningar. "På ytan, denna idé motsäger alla teorier", tycker Liska. "Ljuset har ett mycket lågt inträngningsdjup i materialet eftersom det absorberas starkt av kolfibrerna", fortfarande experiment vid TU Wien visade på ett imponerande sätt arbetsprocessen.

Även den effektiva undervattenshärdningen motsäger teorin. "Inledningsvis trodde vi inte att det skulle vara möjligt. Man skulle först förvänta sig att vattnet skulle reagera kemiskt med hartsets komponenter, och även att det skulle ta bort värmen som krävs för att upprätthålla reaktionen." Överraskande nog, dock, det var fortfarande möjligt för den ljusutlösta självhärdningsprocessen att äga rum under vattnet.

"En viktig orsak till detta är att den kemiska reaktionen får vattnet att koka upp", förklarar Robert Liska. "Ett tunt skyddande lager av vattenånga bildas då mellan det härdande hartset och det omgivande vattnet."

Forskare letar nu efter ytterligare användare från industrin för att utforska potentialen hos detta speciella harts. Förutom användningen av glas- och kolfiberförstärkta kompositer inom flyg- skeppsbyggnad och biltillverkning, restaurering av byggnader är ett särskilt intressant område. Till exempel, man kan fylla sprickor i byggnader som är byggda i vatten med trögflytande harts och sedan bota dem med en ljusblixt. Underhåll av rörledningar är ett annat jobb som ofta är svårt att utföra – användningen av det nya hartset kan också vara lämpligt här. "Det finns många möjligheter och vi hoppas på några intressanta nya idéer", säger Robert Liska.