Forscher entwickeln äußerst festes Papier
Schwedische Wissenschaftler haben aus Holzstoff besonders stabile Cellulose-Nanofasern hergestellt.
Schwedischen Forschern ist es gelungen, aus Holzstoff Cellulose-Nanofasern zu erzeugen und diese zu einem porösen Gewebe zu verbinden, aus dem sich ein neuartiges "Nanopapier" herstellen lässt. Das Material ist nicht nur siebenmal so fest und dreimal so elastisch wie herkömmliches Papier, sondern auch fester als Gusseisen und Knochen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Es könnte als Verpackungsmaterial, Filter, Membrane oder sogar zur Fertigung von Auto- und Flugzeugteilen eingesetzt werden, glauben die Forscher. "Holzstoff gibt es in Hülle und Fülle. Daraus könnte man bedeutende Mengen an Nanofasern produzieren", sagt Lars Berglund, Materialforscher am Königlichen Technik-Institut in Stockholm und Co-Autor der Studie im Journal "Biomacromolecules", in der die Fasern beschrieben werden.
Cellulose besteht aus einer steifen Kette von Glukose-Molekülen und ist eines der häufigsten natürlichen Polymere: In Baumwolle macht es 90 Prozent des Materials aus, in Holz die Hälfte. In Form von fünf bis zehn Nanometer dicken Fasern, die aus verdrillten Cellulose-Strängen bestehen, bildet es die Zellwände von Pflanzen. Um daraus herkömmliches Papier zu machen, werden Holzschnitzel erhitzt und mit Chemikalien oder mechanischer Krafteinwirkung zu Holzstoff verarbeitet. Hierin liegt Cellulose als 30 Mikrometer dicke Faserbündel vor, die sich dann miteinander zu einem Blatt verflechten lassen.
Die Dicke der neuen Cellulose-Nanofasern beträgt hingegen nur ein Tausendstel dessen, zwischen 10 und 40 Nanometern. "Sie sind ziemlich robust und haben ähnliche Materialeigenschaften wie Kevlar", sagt Berglund. Kevlar sind äußerst reißfeste Kunstfasern, die etwa für schusssichere Westen genutzt werden. Bei den Cellulose-Nanofasern kommt die Reißfestigkeit durch eine starke Bindung zwischen Hydroxyl-Gruppen und Sauerstoffatomen an den Fasern zustande. Selbst wenn derartige Bindungen aufgrund einer plötzlichen äußeren Einwirkung reißen, bleiben die Materialdefekte so klein, dass das Nanopapier seine Festigkeit nicht verliert. Es ist fast doppelt so viel Kraftaufwand wie bei Gußeisen nötig, um es reißen zu lassen.
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(bsc)
