Ein Forschungsteam der North Carolina State University hat einen selbstheilenden Verbundwerkstoff entwickelt, der stärker ist als die derzeit in Flugzeugtragflächen und Turbinenschaufeln verwendeten Materialien und sich mehr als 1000 Mal selbst reparieren kann. Diese Technologie könnte die Lebensdauer herkömmlicher faserverstärkter Verbundwerkstoffe von Jahrzehnten auf Jahrhunderte verlängern. Die zugehörigen Ergebnisse wurden in den „Proceedings of the National Academy of Sciences“ veröffentlicht.

Der korrespondierende Autor der Studie, Jason Patrick, außerordentlicher Professor an der North Carolina State University, sagte: „Dieser selbstheilende Verbundwerkstoff kann die Kosten und den Arbeitsaufwand für den Austausch beschädigter Teile erheblich reduzieren und den Energieverbrauch sowie die Abfallproduktion in der Industrie verringern, da beschädigte Komponenten nicht häufig überprüft oder entsorgt werden müssen.“

Faserverstärkte Polymer-Verbundwerkstoffe (FRP) werden häufig in Flugzeugen, Automobilen und Raumfahrzeugen eingesetzt, doch das Problem der Delamination besteht seit den 1930er Jahren. Der selbstheilende Verbundwerkstoff verbessert die Delaminationsbeständigkeit durch einen 3D-gedruckten thermoplastischen Heilkatalysator und eingebettete kohlenstoffbasierte Heizschichten. Nach dem Erhitzen durch elektrischen Strom schmilzt der Heilkatalysator, fließt in die Risse und bewirkt eine erneute Verbindung der Grenzflächen.

Das Team führte über 40 Tage hinweg 1000 Zyklen von Bruch- und Heilungstests durch und stellte fest, dass der selbstheilende Werkstoff einen höheren anfänglichen Bruchwiderstand aufweist als herkömmliche Verbundwerkstoffe und über mindestens 500 Zyklen hinweg eine bessere Rissbeständigkeit zeigt. Der Erstautor der Studie, Jake Turicek, sagte: „Obwohl die interlaminare Zähigkeit bei wiederholter Heilung langsam abnimmt, ist die Abnahmerate sehr gering und die Langzeitleistung stabil.“

Die Forscher schätzen, dass das Material bei Auslösung der Heilung einmal pro Quartal 125 Jahre halten könnte; bei einmal jährlich könnten es bis zu 500 Jahre sein. Patrick merkte an: „Dies ist für kostspielige Technologien wie Flugzeuge und Windturbinen von großem Wert, insbesondere in schwer zugänglichen Umgebungen wie Raumfahrzeugen.“ Die Technologie wurde bereits über das Startup-Unternehmen Structeryx Inc. patentiert, und das Team sucht nach Kooperationen mit Industrie und Regierung zur Integration und Anwendung.

Veröffentlichungsdetails: Autoren: North Carolina State University; Titel: „Self-healing composite can make airplane, automobile and spacecraft components last for centuries“; veröffentlicht in: „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (2026).