Südkoreanisches Forschungsteam verwandelt Raffinerie-Schwefel in selbstheilende Weichroboter

Jedes Jahr produziert die Erdölindustrie einen Schwefelüberschuss, für den es kaum sinnvolle Verwendungsmöglichkeiten gibt. Seine Extraktion aus dem Rohöl ist gesetzlich vorgeschrieben, doch der wichtigste industrielle Einsatzzweck (d.h. die Herstellung von Schwefelsäure) ist längst überfordert. Allein 2024 erreichte die weltweite Produktion laut dem US-Geologischen Dienst 85 Millionen Tonnen. Ein Team des KRICT, der Hanyang-Universität und der Sejong-Universität in Südkorea hat nun eine Lösung gefunden: den Rest-Schwefel in ein Polymer umzuwandeln, das sich für den 4D-Druck eignet, und daraus Weichroboter herzustellen, die sich bewegen, Gegenstände greifen und sich selbst reparieren können.

Das Material mit der Bezeichnung PSN ist ein Netzwerk aus Polyphenylenpolysulfid, das bislang ein Hindernis für den 3D-Druck darstellte: Seine innere Struktur war zu stark vernetzt, um durch einen Extruder zu fließen. Dem Team gelang es, dieses Netzwerk ausreichend zu lockern, um komplexe Geometrien zu drucken, ohne dabei Materialeigenschaften einzubüßen.

Das Ergebnis ist eine Struktur mit Formgedächtnis, die auf Wärme oder Licht reagiert – ganz ohne Motoren, Verkabelung oder externe Stromversorgung. Durch die Beimischung von 20 % Eisenpulver entsteht eine magnetische Variante, aus der die Forschenden Roboter von weniger als einem Zentimeter Größe gefertigt haben. Diese reagieren auf ein externes Magnetfeld und sind in der Lage, Hindernisse zu überwinden, eine Ladung an einem bestimmten Punkt abzusetzen oder einen Katalysator freizusetzen, um eine chemische Reaktion auszulösen.

Einer der bemerkenswertesten Aspekte der Studie ist das Fügesystem: Durch eine Bestrahlung mit einem Nahinfrarotlaser über 8 Sekunden lassen sich zwei gedruckte Bauteile ohne Klebstoff miteinander verschweißen, da die Wärme die internen Polymerbindungen aufbricht und neu verknüpft. Hat ein Bauteil seinen Zweck erfüllt, kann es eingeschmolzen und von Grund auf neu gedruckt werden. All dies gelingt in einem geschlossenen Kreislauf, der sich ohne zusätzliche Abfälle kontinuierlich recyceln lässt.

Dong-Gyun Kim, einer der Projektverantwortlichen, betonte, dass es sich um den ersten dokumentierten Fall handele, in dem industrieller Rest-Schwefel zu fortschrittlichen Robotik-Materialien recycelt wurde. Die im November 2025 in Advanced Materials veröffentlichte Studie löst damit zwei Probleme gleichzeitig: Wie soll mit einem angehäuften Industrieabfall umgegangen werden, und wie lassen sich Bauteile fertigen, die ihre Form verändern, ohne auf Elektronik oder Motoren angewiesen zu sein? Noch handelt es sich um eine Laborentwicklung, die jedoch in eine vielversprechende Richtung für die Zukunft des 4D-Drucks weist. Den vollständigen Artikel finden Sie hier.

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*Titelbildnachweis: KRICT.