Prinzip der Erzeugung mechanischer Energie durch makromolekulare Systeme

AbstractEine Verwandlung von chemischer in mechanische Energie läßt sich mit Hilfe von in Wasser gequollenen, gleiche Teile Polyvinylalkohol und Polycrylsäure enthaltenden Lamellen herbeiführen. Dies kann dadurch erreicht werden, werden, daß die unbelastete Lamelle durch Zusatz von Natriumhydroxyd zur Einbettungsflüssigkeit gedehnt, dann mit einem Gewicht verbunden und hierauf durch Zusatz von Salzsäure zur Einbettungsflüssigkeit zur Kontraktion gebracht wird. Für die Beschreibung des Wirkungsmechanismus und für den Nachweis, daß mit Hilfe eines solchen Systems eine quantitative verwandlung von freier chemischer Energie in mechanische Energie möglich ist, war die Herstellung eines quergestreiften kontrakktilen Systems eine Erleichterung. Das quergestreifte System, bei welchem in der Längsrichtung der Lamelle kontraktile und harte nicht‐kontraktile Schichten miteinander abwechseln, hat die Eigenschaft, daß chemische und mechanische Dilatationen und Kontraktionen unter genauer Konstanthaltung des Querschnittes der Lamelle erfolgen.Für die Verwandlung von chemischer in mechanische Energic ist vor allem die feststellung bedeutungsvoll, daß bei einer bei konstantem Neutralisationsgrade (und konstantem Querschnitt) vorgenommenen mechanischen Dehnung eine Erhöhung der Wasserstoffionenaktivität in der Einbettungsflüssigkeit stattfindet. Falls die mechanisch nicht belastete Lamelle durch Zusatz von NaOH, d. h. durch Erhöhung des Neutralisationsgrades von α1 auf α2, von der Länge L1 aluf die Länge L2 gedehnt wird, und wenn anschließend unter Konstanthaltung von L2 der Neutralisationsgrad durch Zusatz von Säure von α2 auf α1 zurückgebracht wird, so zeigt die quantitative Betrachtung, daß die freie Energie der Neutralisation der zur Streckung verwendeten NaOH mit der zur Rückführung des Ionisierungsgrades benötigten HCI genau gleich ist der mechanischen Arbeit, welche bei der mechanischen Verkürzung der Lamelle (bei konstantem α1) von L2 auf L1 geleistet wird.Die Überlegung läßt sich vom quergestreiften System auf das homogene pH‐empfindliche System ausdehnen, und sie läßt sich weitgehend auf kontraktile Redox‐Systeme und vermutlich auf weitere hochpolymere Systeme übertragen. Die Erzeugung von mechanischer aus chemischer Energie durch makromolekulare Systeme tritt damit als ebenbürtiges Prinzip zur Energieerzeugung neben die anderen bekannten Methoden.