{"id":20765,"date":"2014-06-05T02:00:37","date_gmt":"2014-06-05T00:00:37","guid":{"rendered":"http:\/\/www.chemie.de\/news\/148554\/staerker-als-stahl-forscher-spinnen-ultrafeste-zellulosefaeden.html?WT.mc_id=ca0065"},"modified":"2014-06-04T15:17:59","modified_gmt":"2014-06-04T13:17:59","slug":"starker-als-stahl","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/starker-als-stahl\/","title":{"rendered":"St\u00e4rker als Stahl"},"content":{"rendered":"

Ein schwedisch-deutsches Forscherteam hat bei DESY erfolgreich ein neues Verfahren zur Produktion extrem starker Zellulosef\u00e4den getestet. Die innovative Methode flechtet ultrafestes Garn aus nanometerkleinen Zellulose-Fasern, indem diese alle parallel ausgerichtet werden. Die Wissenschaftler pr\u00e4sentieren die Prozedur im Fachjournal \u201eNature Communications\u201c.<\/strong><\/p>\n

\"RZ_Cellulose_Fiber_Allingm_1a\"
K\u00fcnstlerische Darstellung der Zellulosefaden-Produktion: Die in Wasser schwimmenden Nano-Fasern werden durch seitliche Wasserstrahlen beschleunigt und richten sich dadurch entlang der Flie\u00dfrichtung aus, um sich schlie\u00dflich zu einem gemeinsamen festen Faden zu verhaken. Illustration: DESY\/Eberhard Reimann<\/figcaption><\/figure>\n

Zellulose ist der Hauptbestandteil der pflanzlichen Zellwand und formt dort winzigen F\u00e4dchen, die sogenannten Fibrillen. \u201eGemessen am Gewicht sind unsere F\u00e4den st\u00e4rker als Stahl und Aluminium\u201c, erl\u00e4utert Hauptautor Prof. Fredrik Lundell vom Wallenberg-Holzwissenschaftszentrum an der K\u00f6niglichen Technischen Hochschule KTH in Stockholm. \u201eDie echte Herausforderung ist allerdings, daraus Biomaterialien mit hoher Steifigkeit zu machen, die beispielsweise f\u00fcr Rotorbl\u00e4tter von Windkraftr\u00e4dern benutzt werden k\u00f6nnten. Mit weiteren Verbesserungen, insbesondere bei der Ausrichtung der Fibrillen, wird dies m\u00f6glich werden.\u201c<\/p>\n

F\u00fcr ihr Verfahren sp\u00fclen die Forscher die winzigen, nanometerkleine Zellulose-Fibrillen mit Wasser durch einen schmalen Kanal. Zwei zus\u00e4tzliche Wasserstrahlen, die von beiden Seiten in den Kanal m\u00fcnden, beschleunigen den Fluss der Fibrillen. \u201eDurch die Beschleunigung mit diesen Jets richten sich alle Nanofibrillen mehr oder weniger parallel zur Flussrichtung aus\u201c, erl\u00e4utert Ko-Autor Dr. Stephan Roth, Leiter der Experimentierstation P03 an DESYs R\u00f6ntgenlichtquelle PETRA III, an der die Versuche stattfanden. \u201eAu\u00dferdem sp\u00fclen die Jets Salze in den Fluss. Diese Salze sorgen daf\u00fcr, dass die Fibrillen sich aneinanderheften und legen damit bereits die Struktur des k\u00fcnftigen Fadens fest.\u201c<\/p>\n

Anschlie\u00dfend werden die noch feuchten Fasern an der Luft getrocknet, wodurch sie zu einem kr\u00e4ftigen Faden zusammenschrumpfen. \u201eDas Trocknen dauert nur ein paar Minuten an der Luft\u201c, erkl\u00e4rt Ko-Autor Dr. Daniel S\u00f6derberg von der KTH. \u201eDas fertige Material ist vollst\u00e4ndig biokompatibel, da die nat\u00fcrliche Struktur der Zellulose in den Fibrillen erhalten bleibt. Es ist daher biologisch abbaubar und sogar vertr\u00e4glich mit menschlichem Gewebe.\u201c<\/p>\n

Das helle R\u00f6ntgenlicht von PETRA III erlaubte den Forschern, den Produktionsprozess im Detail zu verfolgen und die Konfiguration der Nanofibrillen an verschiedenen Stellen im Fluss zu \u00fcberpr\u00fcfen. \u201eForschung wird heutzutage von interdisziplin\u00e4rer Zusammenarbeit angetrieben\u201c, betont S\u00f6derberg. \u201eOhne die gro\u00dfe Kompetenz und die M\u00f6glichkeiten, die das Team von DESYs Messstation P03 in das Projekt eingebracht hat, w\u00e4re dies nicht gelungen.\u201c<\/p>\n

Wie die Forscher berichten, ist ihr Garn st\u00e4rker als alle anderen bisher pr\u00e4sentierten k\u00fcnstlichen F\u00e4den aus Zellulose-Nanofibrillen. Sie k\u00f6nnen sogar mit den st\u00e4rksten nat\u00fcrlichen Zellstofff\u00e4den mithalten, die man bisher aus Holz extrahiert hat, und besitzen eine gleichhohe Parallelausrichtung der Nanofibrillen. \u201eWir k\u00f6nnen im Prinzip sehr lange F\u00e4den flechten\u201c, betont Lundell. \u201eBis jetzt sind unsere l\u00e4ngsten Probest\u00fccke ungef\u00e4hr zehn Zentimeter lang, aber das ist mehr eine technische Frage und kein grunds\u00e4tzliches Problem.\u201c<\/p>\n

Die im Experiment eingesetzten Nanofibrillen stammten aus frischem Holz. \u201eIm Prinzip sollte es auch m\u00f6glich sein, Fibrillen zum Beispiel aus Altpapier zu extrahieren”, sagt Lundell. \u201eDas Potenzial von Recyclingmaterial f\u00fcr diese Technik muss allerdings erst genauer untersucht werden.\u201c<\/p>\n

Originalver\u00f6ffentlichung<\/h3>\n

\u201cHydrodynamic alignment and assembly of nano-fibrils resulting in strong cellulose filaments\u201d; Karl M. O. H\u00e5kansson, Andreas B. Fall, Fredrik Lundell, Shun Yu, Christina Krywka, Stephan V. Roth, Gonzalo Santoro, Mathias Kvick, Lisa Prahl Wittberg, Lars W\u00e5gberg & L. Daniel S\u00f6derberg; “Nature Communications”, 2014; DOI: 10.1038\/ncomms5018<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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