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Ina Matthes 11.04.2012 15:53 Uhr

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Intelligente Etiketten haben ein Gedächtnis

Berlin (MOZ) Manche Kunststoffe haben ein hervorragendes Gedächtnis. Man kann sie verbeulen, verzerren, verziehen - sie merken sich ihre ursprüngliche Form. Diese Eigenschaft nutzen Forscher der Bundesanstalt für Materialforschung- und prüfung (BAM) in Berlin, um intelligente Etiketten zu entwickeln. Solche Datenträger mit Erinnerungsvermögen können zum Beispiel Käufer teurer Uhren oder wertvoller Gemälde vor Fälschungen schützen.

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Smarte Etiketten mit eingraviertem QR Code

© BAM

Die an der Materialforschungsanstalt entwickelten Etiketten sind briefmarkenkleine Kunsttoffplättchen mit einem grafischen Muster. "Das sind die ersten Echtheitszertifikate, die auf dem Formgedächtniseffekt von Polymeren beruhen", sagt Dr. Thorsten Pretsch von der BAM.

Um aus einem Stück Kunststoff einen intelligenten Informationsträger zu machen, färben die Forscher seine Oberfläche zunächst ein, mit einem kräftigen Victoriablau. Die Farbschicht ist nur ganz zart, sie dringt nicht mehr als 100 Mikrometer tief in das milchige Material ein. In die blauen Plättchen wird dann mit einem Laser ein kontraststarkes blau-weißes grafisches Muster geschnitten, ein sogenannter QR-Code (Quick Response Code). Solche Codes sind im Alltag oft zu finden - auf Eintrittskarten, in Zeitungen, auf Ausweisen oder auf Tafeln in Museen. Sie werden mit dem Smartphone eingescannt und der Besitzer erhält Informationen auf dem Display angezeigt - zum Beispiel über den Maler eines Bildes.

Die Wissenschaftler der BAM beschränken sich aber nicht darauf, einen Code in Kunststoff zu schreiben. Sie verschlüsseln ihn außerdem. Hier kommt jetzt das Formgedächtnis der Kunststoffe ins Spiel. Sie werden zum Beispiel erwärmt - meist auf Temperaturen von 60 Grad - dann gedehnt und verformt und schließlich auf Minus 20 Grad abgekühlt. Durch das Verformen wird der eingravierte Code verzerrt. "Er ist dann mit dem Smartphone nicht mehr lesbar", erläutert Pretsch.

Die Technik eignet sich gut für Echtheitszertifikate für Designerkleidung, Elektronik, Kunstwerke, Autoteile oder Pharmaprodukte, meint Chemiker Pretsch. So könnte der Absender einer Lieferung dem Empfänger ein Bild des verzerrten Etiketts übermitteln. Der Kunde kann es mit dem Original am Produkt vergleichen und überprüfen, ob es sich um die echte Ware handelt.

Wenn der Empfänger das intelligente Etikett dann mit dem Fön erwärmt oder in warmes Wasser hält, kann er den Code mit seinem Smartphone wieder entziffern. Denn das kleine Kunststoff-Viereck nimmt beim Erwärmen seine ursprüngliche Form an.

Dieses Formgedächtnis ist das Ergebnis besonderer Eigenschaften der Materialien. Sie setzen sich aus zwei Komponenten zusammen, einer "harten" und einer "weichen". Die innere Struktur der Polymere kann man sich wie ein Gitternetz vorstellen. Die harte Komponente bildet bestimmte Netzpunkte, die die ursprüngliche Gestalt des Materials festlegen. Die zweite, "weiche" Komponente wird kristallisiert, wenn man den Stoff nach dem Erwärmen abkühlt. Sie bildet dabei neue Verknüpfungen in dem Netzwerk, die die Verformung des Materials stabilisieren. Die Wissenschaftler nennen diesen Prozess "programmieren" des Polymers. Beim erneuten Erwärmen werden die Verknüpfungen wieder aufgeschmolzen: Der verzogene Kunststoff "springt" in seine ursprüngliche Form zurück.

Intelligente Etiketten zu fälschen, ist schwierig. "Es gibt nur wenige Menschen, die sich mit dem Programmieren der Kunststoffe auskennen", sagt Pretsch. Und nur wenige Polymere eignen sich. Pretsch kann sich vorstellen, dass die Etiketten auch für teure Eintritts- oder Fahrkarten eingesetzt werden. Sie lassen sich nicht nur einmal nutzen, sondern sind überschreibbar und wiederverwendbar. Wann sie an Produkten zu finden sein werden, so der Chemiker, hängt jetzt vom Interesse der Industrie ab.

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