Verbundwerkstoff Nano-Cellulose für neue Verbundwerkstoffe

Redakteur: Dipl.-Ing. Dorothee Quitter

Empa-Forschende entwickelten ein Herstellungsverfahren für Nano-Cellulosepulver, aus dem sich Polymerverbundwerkstoffe herstellen lassen, die beispielsweise als Leichtbauwerkstoff im Automobilbau oder als Membran- oder Filtermaterial in der Biomedizin Verwendung finden könnten.

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In den Zellwänden von Pflanzen dient Cellulose als Gerüst, als eine Art Skelett. (Bild: iStock)
In den Zellwänden von Pflanzen dient Cellulose als Gerüst, als eine Art Skelett. (Bild: iStock)

Cellulose ist extrem zugfest, lässt sich vielseitig chemisch modifizieren – und dadurch in ihren Eigenschaften verändern – und ist biologisch abbaubar. Auf der Suche nach neuartigen Polymerwerkstoffen mit bestimmten erwünschten Eigenschaften entwickeln die Materialwissenschaftler etwa Hochleistungsverbundwerkstoffe (Komposite), in denen Nanofasern aus Cellulose in Polymere eingebettet sind: als Leichtbauverbundstoffe mit ähnlichen mechanischen Eigenschaften wie Stahl sowie als nanoporöse “Bio“-Schaumstoffe, um herkömmliche Isolationsschäume zu ersetzen.

Der ideale Leichtbauwerkstoff

Die Cellulose-Experten der Empa-Abteilung «Holz» isolieren Cellulose-Nanofasern aus Zellstoff; diese sind mehrere Mikrometer lang, aber nur wenige Nanometer dünn. Die Nanofasern sind untereinander stark vernetzt und haben eine extrem grosse Oberfläche, über die sie mit Substanzen wie Wasser, aber auch anorganischen, organischen und polymeren Verbindungen chemisch-physikalisch interagieren kann. Cellulose-Nanofasern lassen sich daher als stabile und äusserst reaktive, zudem biologisch erzeugte und abbaubare Ausgangsstoffe für einen technischen Einsatz nutzen, etwa zum Verstärken von (Bio)-Polymeren als viel versprechender umweltverträglicher Leichtbauwerkstoff im Automobilbau, aber auch als Membran- oder Filtermaterial in Verpackungs- oder biomedizinischen Anwendungen. (qui)

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