Papier ist keineswegs nur “Totholz”. An der TU Darmstadt wird erfolgreich Papier mit besonderen Kunststoffen, so genannten funktionalen Polymeren, kombiniert und gezeigt, dass sich das Material auch als konstruktiver Stoff f\u00fcr Mikroreaktoren, UV-Sensoren und Diagnostiktests eignet. Eine Tagung vom 22. bis 24. September res\u00fcmiert den Stand der Forschung.<\/b><\/p>\n
Unter der Leitung des Chemieprofessors Markus Biesalski werden selbst produzierte Papiersorten mit funktionalen Polymeren gekoppelt und erhalten so ungeahnte Eigenschaften: Sie k\u00f6nnen Metalle binden oder chemische Reaktionen katalysieren, sie weisen Wasser ab oder wechseln bei Bestrahlung mit UV-Licht ihre Farbe.<\/p>\n
Laut Professor Biesalski hat Papier viele Vorz\u00fcge: Es ist leicht und wegen seiner Faserstruktur trotzdem extrem stabil. Im Leichtbau kann es sogar konventionelle Kunststoffe verst\u00e4rken. Au\u00dferdem besteht Papier aus einem reichlich vorhandenem nachwachsendem Rohstoff: Zellulose, dem Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellw\u00e4nden. Diese Symbiose aus Nachhaltigkeit und ma\u00dfgeschneiderten Eigenschaften, die durch die Modifizierung mit Kunststoffen erreicht wird, ist vielversprechend.<\/p>\n
Biesalskis Arbeitsgruppe arbeitet an Polymeren, die Papiereigenschaften verbessern, zum Beispiel die Stabilit\u00e4t bei N\u00e4sse steigern. Das ist ein wesentlicher Aspekt f\u00fcr die Entwicklung von papierbasierten Leichtbaumaterialien. Vor allem aber reizt es den Chemieprofessor, Papier und Polymere zu neuen Anwendungen zu kombinieren.
Kanalsysteme im Papier<\/p>\n
Sein Team hat zum Beispiel Papier mit winzigen Kan\u00e4len f\u00fcr Fl\u00fcssigkeiten versehen. Solche sogenannten mikrofluidischen Systeme gewinnen in der Medizin, aber auch in der Sensor- oder der Verfahrenstechnik immer mehr an Bedeutung, etwa f\u00fcr schnelle Analysen im Chip-Format oder als Mini-Durchflussreaktoren f\u00fcr chemische Reaktionen.<\/p>\n
Bislang bestehen mikrofluidische Systeme vorwiegend aus Silizium, Glas oder Plastik. Dabei ist die Herstellung aus Papier besonders einfach: Das Papier wird mit einem wasserabweisenden Kunststoff beschichtet, wobei jene Bereiche, durch die Fl\u00fcssigkeit flie\u00dfen soll, ausgespart werden. Papierkan\u00e4le mit ihrer Kapillarwirkung machen Pumpen entbehrlich, um die Fl\u00fcssigkeit zu leiten.<\/p>\n
Sogar die Flie\u00dfgeschwindigkeit k\u00f6nnen die Forscher einstellen, indem sie beispielsweise die Papierfasern ausrichten oder die Breite der Kan\u00e4le variieren. Und in die Kan\u00e4le bauen sie je nach Anwendung Katalysatoren, Farbstoffe oder andere chemische Reagenzien ein, die mit der Fl\u00fcssigkeit reagieren oder bestimmte Substanzen nachweisen. Mit der Technik lassen sich zum Beispiel kosteng\u00fcnstige Tests f\u00fcr die medizinische Diagnostik konstruieren.<\/p>\n
Wasserfilter f\u00fcr die Zukunft<\/b>
Papier kann sch\u00e4dliche Substanzen aber nicht nur nachweisen, sondern auch entfernen. In vielen Entwicklungsl\u00e4ndern sorgen Schwermetalle im Wasser f\u00fcr gesundheitliche Probleme. “Filterpapiere, die Metalle einfangen, w\u00e4ren durchaus hilfreich”, sagt Biesalski, der sich f\u00fcr diesen Zweck von der Natur inspirieren lie\u00df. Er hat metallbindende Substanzen, die in Muschelproteinen vorkommen, in Filterpapier eingebaut. Zwecks Entsorgung oder Wiederverwendung des Filters soll das Papier die eingefangenen Metalle wieder loslassen, wenn man es mit Licht einer bestimmten Wellenl\u00e4nge bestrahlt.<\/p>\n
Daf\u00fcr integrieren die Wissenschaftler molekulare, lichtempfindliche Schalter in die Papierbeschichtung. Auch andere Eigenschaften von Oberfl\u00e4chen wollen die Wissenschaftler hin- und herschalten: von elektrisch leitend auf nicht leitend oder von farblos auf farbig. Einen UV-Sensor, der seine Farbe je nach St\u00e4rke des einfallenden UV-Lichts \u00e4ndert, haben die Forscher schon auf Papier gedruckt.<\/p>\n