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Neues Baumaterial
Superholz entwickelt

An der Universität Maryland gelang es Forschern, Holz zu produzieren, das robust wie Stahl, aber sechsmal leichter ist.

Holz gehört zu den ältesten Werkstoffen des Menschen und findet in vielen Gebieten Einsatz. Dank der Entwicklung eines Forscherteams an der Universität in Maryland könnte es als Material bald dort verwendet werden, wo sonst Stahl im Einsatz ist. Wissenschaftler haben ein Verfahren entwickelt, das Holz extrem verdichtet. Im Wissensmagazin Nature berichtet das Forscherteam über das Verfahren, welches die Festigkeit von Holz um mehr als das Zehnfache erhöht.

Zuerst werden in einem Chemikalienbad Teile der Biomasse entfernt. Mithilfe der Behandlung löst sich das Lignin, welches unter anderem für die Stabilisierung der Zellwände im Holz mitverantwortlich ist. Anschließend wird es ordentlich unter Druck gesetzt. Bei Temperaturen um die 100 Grad Celsius wird das Holz um 80 Prozent zusammengepresst und ist anschließend nur noch 20 Prozent so dick wie vor der Behandlung.

Viele vorherige Versuche gescheitert

Vorher hatte man bereits in anderen Prozessen versucht, das Holz vor dem Verdichten zu behandeln. Doch „all diese Methoden machen das Holz nur weicher, ohne seinen chemische Zusammensetzung zu verändern.“ Das Holz hatte sich auf diesem Weg bisher nur um 60 Prozent zusammenpressen lassen.

Teng Li, Liangbing Hu und ihr Team haben es geschafft, dem Holz eine ganz besondere Mikrostruktur zu geben, die es bruch- und zugfester macht. Schaut man sich das Werk unterm Mikroskop an, sieht man, dass die komplett zusammengebrochenen Zellwände des Holzes im Querschnitt eng miteinander verflochten und im Längsschnitt eng aneinander gepackt sind. Kleine Löcher oder andere Defekte im Holz werden durch das Zusammenpressen ganz einfach entfernt. Das verdichtete Holz bestehe vorrangig aus Zellulose-Nanofasern, die direkt nebeneinander liegen und so besser Wasserstoffbrücken bilden können. Das einzigartige Ergebnis ist ein Holz, welches die Stärke von Stahl besitzt, aber sechsmal leichter ist.

Hightech-Holz mit hoher Widerstandskraft

Die Widerstandsfähigkeit des behandelten Holzes demonstrierten die Forscher durch einen ganz besonderen Test. Sie feuerten ein Projektil darauf ab, welches in einem Stück im Holz steckenblieb. Unbehandeltes Holz wurde hingegen vom Projektil glatt durchschlagen.

Getestet haben die Forscher auch die Reaktion auf Feuchtigkeit. Nachdem das Superholz 128 Stunden lang einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95 Prozent ausgesetzt war, zeigten sich nur geringe Effekte auf die Dichte des Holzes. Ein passender Anstrich kann da schnell Abhilfe schaffen, meint Hu.

Mit diesen Eigenschaften ist das neue Holz bestens für den Einsatz in Flugzeugen, Häusern und auch Autos geeignet. Liangbing Hu und Teng Li sind sich auf jeden Fall einig, dass sich ihr High-Tech-Holz als leichte und vor allem auch kostengünstige Alternative durchsetzen wird.

(Foto: christopher-oliver/stock.adobe.com)

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