Danqing Liu ist Dozentin an der Fakultät für Chemische Technologie der Technischen Universität Eindhoven und bekommt über 400.000 Euro, um intelligente synthetische Oberflächen zu schaffen, die Flüssigkeiten absondern und absorbieren können, wenn sie auf Licht oder elektrische Felder aus ihrer Umgebung reagieren. Diese Oberflächen können unter anderem für die Entwicklung von selbstreinigenden Systemen und für Anwendungen in der Robotik und im Gesundheitswesen eingesetzt werden.

Im Rahmen des START-UP-Programms hat der Niederländische Forschungsrat (NWO) drei Millionen Euro an an sieben Nachwuchsforscher in Physik und Chemie vergeben. Liu ist eine von ihnen.

Trennung ist ein häufiges Phänomen in der Natur. Die menschliche Haut scheidet Öl aus, um unseren Körper gegen Bakterien zu schützen und und Schweiß, um unsere Körpertemperatur zu regulieren. Oder Fische, die eine schleimige Substanz ausscheiden, um ihre Haut vor Parasiten zu schützen und ihren Wasserwiderstand zu senken, damit sie schneller schwimmen können. Inspiriert von der Haut von Lebewesen entwickelt Danqing Liu intelligente Oberflächen, die unter dem Einfluss von Licht und Strom immer wieder Stoffe freisetzen und aufnehmen können.

Die kontrollierte Freisetzung von Flüssigkeit spielt eine wichtige Rolle in selbstreinigenden Systemen, bei denen das freigesetzte Schmiermittel die Fähigkeit zur Feuchtigkeitsaufnahme reguliert und verhindert, dass Schmutz aller Art an der Oberfläche haftet. Es kann auch in biomedizinischen Anwendungen eingesetzt werden, wie z.B. Hautpflaster, die den Feuchtigkeitsgehalt regulieren oder langsam Antiobiotika zur Wundheilung freisetzen. In absehbarer Zeit können intelligente Oberflächen sogar als synthetische Haut für Roboter eingesetzt werden.

Kühlung durch die Haut

Gehen, Sport, Dinge heben oder einfach nur stillstehen. Jedes Mal, wenn wir unsere Muskeln benutzen, produzieren sie Wärme. Je mehr wir unsere Muskeln einsetzen, desto mehr müssen sie aktiv gekühlt werden. Deshalb schwitzen wir. Schwitzen pumpt Wasser aus unserem Körper, das dann verdunstet und uns kühlt.

Bei Robotern, insbesondere bei humanoiden Robotern, die Drehmomentanforderungen an ihre Motoren stellen, ist die erzeugte Wärme ein großes Hindernis für ihre Leistung. Derzeit lösen die Ingenieure dieses Problem mit Ventilatoren oder großen Kühlern, die die Roboter viel schwerer und größer machen. In Zukunft können Lius intelligente Oberflächen als künstliche Haut für Roboter eingesetzt werden, die die Roboter zum Schwitzen bringen, abkühlen und besser funktionieren lassen könnten.

Reaktionsfähige Materialien

Liu hat einen umfangreichen Hintergrund in verschiedenen Disziplinen, die von der Elektrotechnik über den Maschinenbau bis hin zur Chemietechnik reichen und versucht, die Lücke zwischen den Molekularwissenschaften – wie der synthetischen organischen Chemie – und den Materialwissenschaften zu schließen. „Ich entwickle neue Materialien wie Silikone, Hydrogele und Flüssigkristallpolymere im Submikrometerbereich“, erklärt sie. Diese Materialien sind reaktionsschnell, d.h. sie können über eingebaute Sensorsysteme externe Reize wahrnehmen und darauf reagieren. Letztere sind entweder in den Materialien selbst intrinsisch vorhanden oder werden in Form von optischen, elektrischen oder chemischen Sensoren in diese integriert.