Description
Zentrale Fragen
Was sind Polymere – synthetisch und biologisch? Wie unterscheiden sie sich von anderen Materialien (z.B. Holz, Glas oder Stein)? Wo spielen sie in unserem Leben eine wichtige Rolle? Wie entwickeln wir Polymere weiter, um damit in Zukunft eine bessere Gesundheit, Versorgung mit Lebensmitteln und saubere Energie zu ermöglichen? Welche Materialeigenschaften sind für die Stabilität von Kunststoffen entscheidend? Verändert die Wahl des Ausgangsmaterials (biologisch vs. künstlich) die Eigenschaften des Endprodukts?
Durchführung
Alle Schüler:innen durchlaufen die drei Module mit Experimenten über:
Die Schüler:innen werden in drei Gruppen aufgeteilt a,b und c.
1) Kunststoffherstellung: Plastik aus Milch und Nylon
Die Schüler;innen stellen einen synthetischen Kunststoff und ein Biopolymer aus Milch her und vergleichen deren Eigenschaften. Sie lernen die Polykondensation bei der Nylonfaser-Bildung kennen und verstehen durch den Versuch „Plastik aus Milch“ chemische Alltagsphänomene sowie die Polymerverarbeitung im kleinen Maßstab. Aus beiden Materialien lassen sich zudem schöne Andenken gestalten. 😊
2) Gele: Synthesen mit Alginat und einem UV-aushärtbaren Polymer
Die Experimente vertiefen das Verständnis für Polymerwissenschaft und zeigen Anwendungen natürlicher Hydrogelen (Kalzium-Alginat) und einem UV-vernetzten Gel. Die Schüler*innen gewinnen Einblicke in Materialsynthese, chemische Reaktionen und den Einfluss experimenteller Parameter auf die Elastizität und Klebeeigenschaften.
3): Oberflächen: Superhydrophob und Superhydrophil
Die Herstellung superhydrophober (Lotus-Effekt) und superhydrophiler Oberflächen zeigt Schüler:innen die Bedeutung der Benetzbarkeit für Anwendungen wie selbstreinigende oder biomedizinische Oberflächen und verdeutlicht, wie Flüssigkeitsbenetzung durch gezielte Oberflächenbehandlung kontrolliert werden kann.
Anschließend werden die erhaltenen Materialien in ihren Eigenschaften verglichen und mit den Polymer-Substanzklassen der Literatur abgeglichen. Die Mechanische Stabilität kann z.B. direkt getestet werden die Anhaftung der Hydrogele wird auf verschiedenen Materialien verglichen, die chemische Stabilität werden durch pH-Änderung und in verschiedenen Lösungsmitteln getestet. Es wird diskutiert warum sich die verschiedenen Eigenschaften ergeben und wofür die erhaltenen Materialien eingesetzt werden können.
Mögliche weitere Informationen/Angebote:
Zu den Versuchen sollen Protokolle erstellt werden, die auch als Lernmaterial vorab bzw. im Anschluss zur Verfügung gestellt werden können. Es kann auch ein Seminar/Vorlesung angeboten werden, natürlich auf Schüler*innen-Level angepasst bzw. gerne in Rücksprache mit den Lehrer:innen und zur Kopplung an die Unterrichtsinhalte (z.B.: im Unterricht wurden Peptide behandelt, wir machen den Sprung zu den Polyamiden).
