Hochfester Panzer aus Holz
Nachwachsender Rohstoff so stabil wie Stahl
24. Februar 2018
Der Traditionsbaustoff Holz rückt dank neuester Forschungsergebnisse wieder in den Fokus vieler Architekten. Was früher aufgrund des Brandschutzes in einigen Städten wie Kopenhagen oder Stralsund sogar verboten war, erfährt als CO2-Speichermaterial nun eine Renaissance.
Holzstück schrumpft auf ein Fünftel des ursprünglichen Volumens zusammen
Obwohl beide Städte mehrfach nahezu vollständig abgebrannt sind und Steinhäuser der Gefahr Einhalt gebieten sollte, wurde hinter den Steinfassaden weiterhin auf kostengünstiges Holz als Baumaterial gesetzt. Mittlerweile hat sich vieles verändert. Sand ist eine endliche Resource und treibt die Betonpreise in die Höhe.
Die Häuser brennen weniger häufig wegen unsicheren Leuchtmitteln wie Kerzen ab, und Forscher präsentieren jährlich neue Verfahren, die die scheinbaren Schwächen des Naturmaterials aufheben. Der neuste Clou wurde jüngst von Wissenschaftlern an der University of Maryland veröffentlicht.
Ein Forscherteam rund um Liangbing Hu präsentierte ein Verfahren zur Komprimierung von Holz, so dass es in Konkurrenz zu Stahl treten kann. Als Ausgangsmaterial werden Holzblöcke aus Linde, Eiche, Kiefer oder Zeder für mindestens 7 Stunden in einer wässrigen Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit gekocht. I
n der Folge lösen sich etwa die Hälfte des enthaltenen Lignins und 75 % der Hemizellulose, ein Mix aus Polysacchariden, aus dem Holz. Der Zelluloseanteil bleibt jedoch nahezu unverändert. Im Anschluss wird das gekochte Holz bei einer Temperatur um 100 Grad Celsius und einer Bearbeitungsdauer von einem Tag komprimiert.
Die komplett kollabierten Zellwände liegen nun ohne Holzräume eng nebeneinander. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen benachbarten Zellulosesträngen in den Zellwänden drastisch vergrößert und es entstehen Faserschichten, die durch zahlreiche Wasserstoffbrücken stabilisiert sind.
Tests belegen, dass die behandelten Holzblöcke um das Zwölffache belastbarer und um das Zehnfache härter waren als vor dem Prozess. Die Dichte nahm nur um den Faktor drei zu. Somit weist das Material eine ähnliche Stabilität wie Stahl auf, ist jedoch sechsmal leichter.
Komprimiertes Holz hat definitiv das Potenzial als Baustoff der Zukunft so manch einen Architektentraum von Wolkenkratzern aus Holz wahr werden zu lassen. Als weitere Vorteile nennen die Wissenschaftler die mögliche Formgebung des Bauteils bereits während der Behandlung und die Unempfindlichkeit des Materials gegenüber Feuchtigkeit.
Ein Forschungsbericht ist erschienen unter: www.nature.com/articles/nature25476
Bildquelle: University of Maryland
Rindenbasierte Materialinnovationen
16. April 2024
Am Max-Planck-Institut für Kolloid-und Grenzflächenforschung arbeiten…
Naturfaserverstärkter Autositz
22. Oktober 2023
Im Mittelpunkt des Projekts "Design for Recycling" steht eine Sitzschale, die…
Magnetische Kühlung im industriellen Maßstab
9. August 2023
In dem mit 5 Millionen Euro geförderten EU-Projekt HyLICAL will ein Team um das…
3D-druckbares Quarzglas für Hochleistungsanwendungen
12. April 2023
Die auf den 3D-Druck keramischer Hochpräzisionsbauteile spezialisierte Lithoz…
Bildsensor aus Perowskit
17. April 2024
In der Schweiz arbeiten Forschende an einem Bildsensor auf der Basis des…
Transversalfluss-Maschine und Reluktanzmotor
16. Oktober 2023
Zu den "Future Mobility Open Labs" am 5. Oktober in Karlsruhe wurde das…
Batterieroboter
14. September 2023
Für die Transformation der Mobilität werden dringend neue Energiespeicher…
Eisbär Strickpullover aus Aerogelgarn
5. März 2024
Forscher der Zhejiang Universität in Hangzhou präsentierten jüngst einen…
Smart Ring
27. Februar 2024
Durch Miniaturisierung von Sensorik und Antenne in einen Ring haben Start-Ups…