CFK

Neues Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern

| Redakteur: Dorothee Quitter

Die nachwachsenden Rohstoffe Lignin (braun) und Zellulose (weiß).
Die nachwachsenden Rohstoffe Lignin (braun) und Zellulose (weiß). (Bild: Ricarda Böhm)

Im Projekt „Renewable source nanostructured precursors for carbon fibers“, kurz Carboprec entwickelt u.a. ein Team von Freiburger Wissenschaftlern ein neues Verfahren zur Herstellung von Carbonfasern, um ein günstigeres CFK-Hochleistungsmaterial aus natürlichen Stoffen zu erhalten.

Rennwagen, Flugzeuge, Raumfähren – in diesen und vielen weiteren Produkten stecken Bauteile aus Carbonfasern. Diese Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien sind besonders leicht und leistungsfähig. Polyacrylnitril (PAN) dient als Ausgangsstoff für etwa 80 Prozent der derzeit auf dem Markt erhältlichen Carbonfasern. Der Werkstoff eignet sich aufgrund seiner Eigenschaften besonders für die industrielle Produktion. Die Kosten für PAN sowie für dessen Verarbeitung sind allerdings hoch, die daraus hergestellten Fasern entsprechend teuer.

In dem Projekt Carboprec wollen Forscherinnen und Forscher der Uni Freiburgneue Ausgangsstoffe und Verarbeitungsprozesse entwickeln. Ziel ist es, eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative zu PAN zu finden, die gleichwertige Eigenschaften besitzt. Lignin und Zellulose sind natürliche Werkstoffe aus Pflanzen und zählen zu den am häufigsten vorkommenden nachwachsenden Rohstoffen. So genannte Kohlenstoffnanoröhrchen sollen die Ausgangsstoffe verstärken, damit sie sich besser verarbeiten lassen und die Fasern stabiler sind. Die Projektpartner erforschen, aus welcher der beiden pflanzlichen Alternativen und mit welchem Verfahren sie ein Endprodukt mit den besten Eigenschaften gewinnen können. Die beteiligten Unternehmen sollen das Material anschließend testen.

Das Freiburger Team will unter anderem feststellen, wie sich die verschiedenen chemischen Elemente von Lignin, Zellulose und der Kohlenstoffnanoröhrchen am besten vermischen lassen. Dazu werden sie Proben von Lignin und Zellulose mit verschiedenen molekularen Charakteristika auf ihre Struktur und ihre Eigenschaften hin untersuchen. Außerdem erforschen sie, wie groß die Neigung der verschiedenen Stoffe ist, sich mit Kohlenstoffnanoröhren zu verbinden. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wollen Leitsätze dazu erarbeiten, wie sich eine Faser mit optimalen Eigenschaften und hoher Qualität herstellen lässt. (qui)

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