SPP 1568:  Design and Generic Principles of Self-Healing Materials

• Subject Area: Materials Science and Engineering ; Construction Engineering and Architecture ; Chemistry ; Computer Science, Systems and Electrical Engineering ; Mechanical and Industrial Engineering ; Medicine ; Physics
• Term: from 2011 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 172542336

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

2011 war das Schwerpunktprogramm SPP 1568 „Design and Generic Principles of Self-healing Materials" mit dem Ziel gestartet, dass durch dieses koordinierte Programm in Deutschland die verschiedenen Gruppen, welche im Feld selbstheilende Materialien aktiv sind, zusammenfinden und auch der „Rückstand“ der Forschung in diesem Gebiet z.B. auf andere europäische Länder (insbesondere die Niederlande) aufgeholt werden kann. Jetzt, nach zwei Förderphasen und etwas über 8 Jahren, lässt sich feststellen, dass sich die beteiligten Wissenschaftler sehr gut in diesem Forschungsfeld etablieren konnten. Im Rahmen des SPPs sollte materialübergreifend das gezielte Design und die zugrundeliegenden Mechanismen erforscht werden. Nach einer noch stark von Polymeren geprägten ersten Förderphase konnten in der 2. Runde des SPPs verschiedene Materialklassen untersucht werden. Es konnten in den Forschungsarbeiten viele Mechanismen verschiedenster Materialien aufgeklärt werden und es wurde somit das gezielte Design von selbstheilenden Materialien möglich. Verschiedene Charakterisierungsmethoden konnten materialübergreifend etabliert werden. Neben den wissenschaftlichen Publikationen konnte auch durch Bücher über selbstheilende Materialien, Sonderausgaben und insbesondere durch die ICSHM 2017 in Friedrichshafen eine sehr gute internationale Sichtbarkeit erreicht werden. Internationale Kooperationen wurden insbesondere mit dem niederländischen IOP Programm geschlossen. Ein wichtiges Resultat des SPPs geht darüber hinaus. In diesem Programm ist eine neue Generation an jungen Wissenschaftlern (von Bachelor- und Masterstudenten über Doktoranden bis zu PostDocs) herangewachsen, die von Beginn an die materialübergreifende interdisziplinäre Zusammenarbeit gewöhnt war. Sie konnten von diesem Umfeld und seiner großen Materialbreite (Polymere, Zement, Keramiken, Metalle, funktionale Materialien) sowie den vorhandenen Kompetenzen (von Biologen, über Chemikern und Materialwissenschaftlern zu Theoretikern, Ingenieuren, usw.) besonders profitieren. Obwohl erste Anknüpfungspunkte für einen Transfer in die Industrie geknüpft werden konnten, wären weitere Folgeprojekte mit der Industrie wünschenswert gewesen. Hierbei ist allerdings anzumerken, dass es im Bereich von selbstheilenden Materialien noch eine große Lücke zwischen Wissenschaft und Forschung gibt. Weiterhin sind die Industrieunternehmen in diesem Zusammenhang oftmals sehr konservativ.

Publications

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  A. R. Brás, C. Hövelmann, W. Antonius, J. Teixeira, A. Radulescu, J. Allgaier, W. Pyckhout- Hintzen, A. Wischnewski, D. Richter
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  J. Kötteritzsch, S. Stumpf, S. Hoeppener, J. Vitz, M. D. Hager, U. S. Schubert
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• Redox-responsive Self-healing for Corrosion Protection. Adv. Mater. 2013, 25, 6980-6984
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  (See online at https://doi.org/10.1002/adma.201302989)
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  S. Bode, R. K. Bose, S. Matthes, M. Ehrhardt, A. Seifert, F. H. Schacher, R. M. Paulus, S. Stumpf, B. Sandmann, J. Vitz, A. Winter, S. Hoeppener, S. J. Garcia, S. Spange, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert
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• Self-healing Polymer Coatings Based on Crosslinked Metallosupramolecular Copolymers. Adv. Mater. 2013, 25, 1634-1638
  S. Bode, L. Zedler, F. H. Schacher, B. Dietzek, M. Schmitt, J. Popp, M. D. Hager, U. S. Schubert
  (See online at https://doi.org/10.1002/adma.201203865)
• Self-repair of a Biological Fiber Guided by an Ordered Elastic Framework. Biomacromolecules 2013, 14, 1520-1528
  S. Krauss, T. H. Metzger, P. Fratzl, M. J. Harrington
  (See online at https://doi.org/10.1021/bm4001712)
• Thermoreversible Reactions on Inorganic Nanoparticle Surfaces: Diels-Alder Reactions on Sterically Crowded Surfaces. Chem. Mater. 2013, 25, 149-157
  T. Engel, G. Kickelbick
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  L. Zedler, M. D. Hager, U. S. Schubert, M. J. Harrington, M. Schmitt, J. Popp, B. Dietzek
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• Self-healing Nanocomposites from Silica - Polymer Core-shell Nanoparticles. Polym. Inter. 2014, 63, 915-923
  T. Engel, G. Kickelbick
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• Correlation Between Scratch Healing and Rheological Behaviour for Terpyridine Complex based Metallopolymers. J. Mater. Chem. A 2015, 3, 22145-22153
  S. Bode, M. Enke, R. K. Bose, F. H. Schacher, S. J. Garcia, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert
  (See online at https://doi.org/10.1039/C5TA05545H)
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  M. Enke, S. Bode, J. Vitz, F. H. Schacher, M. J. Harrington, M. D. Hager, U. S. Schubert
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  J. Bluhm, S. Specht, J. Schröder
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  T. H. Tran, A. Vimalanandan, G. Genchev, J. Fickert, K. Landfester, D. Crespy, M. Rohwerder
  (See online at https://doi.org/10.1002/adma.201501044)
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  M. Enke, R. K. Bose, S. Bode, J. Vitz, F. H. Schacher, S. J. Garcia, S. van der Zwaag, M. D. Hager, U. S. Schubert
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  S. Stein, A. Mordvinkin, B. Voit, H. Komber, K. Saalwächter, F. Böhme
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• Self-healing Capacity of Fiberreinforced Calcium Phosphate Cements. Sci. Reports 2020, 10, 9430
  A. V. Boehm, S. Meininger, U. Gbureck, F. A. Müller
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