Forscher der University of Maryland (UMD) haben eine einfache und kostengünstige Möglichkeit gefunden, natürliche Holzmaterialien herzustellen, die laut Angaben 23-mal härter sind als herkömmliches Holz neues Papier Veröffentlicht in der Zeitschrift Mater. Sie testeten ihre gehärteten Holzproben, indem sie ein Holzmesser und mehrere Holznägel formten und stellten fest, dass beide die Leistung ihrer Stahlgegenstücke erreichten oder übertrafen. Als leckeren Proof of Concept konnten die Forscher mit ihrem Holzmesser sogar ein mittelgroßes Steak schneiden. Bonus: Das Messer ist spülmaschinenfest für eine einfache Reinigung.
Warum Holzbesteck herstellen, wenn wir gutes Edelstahlbesteck haben, ganz zu schweigen von Einweggeschirr aus Kunststoff? Letzteres stellt eindeutig eine Umweltgefährdung dar, da jährlich etwa 40 Milliarden Kunststoffwerkzeuge aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Gewichts selten recycelt werden. Und es dauert 450 Jahre, bis sich Plastik zersetzt, so die Autoren. Stahl und andere nicht erneuerbare Feststoffe – beispielsweise Legierungen auf Basis von Nickel und Titan sowie Nitrid und Diamant, die häufig in einer Vielzahl von technischen Anwendungen verwendet werden – sind teuer in der Herstellung, da sie extrem energieintensive Bedingungen erfordern (extrem hohe Hitze und Druck).
Es besteht großes Interesse in der Materialwissenschaftsgemeinschaft, kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternativen zu entwickeln. „Wenn Sie sich die festen Materialien ansehen, die Sie in Ihrem täglichen Leben verwenden, stellen Sie fest, dass viele von ihnen von Menschenhand hergestellt wurden, weil natürliche Materialien nicht unbedingt unseren Anforderungen entsprechen.“ Co-Autor Teng Li sagte, ein Materialwissenschaftler an der UMD. Er und seine Kollegen hielten Holz für eine mögliche Alternative zu Kunststoff, Beton und Stahl.
Bo Chen et al., 2021
„Cellulose, der Hauptbestandteil von Holz, hat ein höheres Festigkeits-Dichte-Verhältnis als die meisten technischen Materialien wie Keramik, Metalle und Polymere, aber unsere derzeitige Verwendung von Holz schöpft ihr volles Potenzial kaum aus.“ sagte Li. Denn Holz ist bei weitem nicht so stark wie reine Zellulose. Zellulose macht nur 40-50 Prozent des Holzes aus. Der Rest ist Hemicellulose und Lignin (ein Bindemittel).
etwas et al. Wir haben eine praktische und kostengünstige Herstellungsmethode entwickelt, um verstärktes Holz zu erzeugen, indem seine schwächeren Bestandteile (wie Lignin) entfernt werden. Die Forscher schneiden zuerst rohe Lindenholzblöcke in Probengrößen und tauchen die Proben dann in eine wässrige Lösung (gemischt mit Natriumhydroxid und Natriumsulfit), um die Poren zu füllen, wodurch die Proben auf den Boden des Behälters sinken. Drei verschiedene Chargen von Holz- und Lösungsproben wurden zwei, vier bzw. sechs Stunden bei 100 °C gekocht, und dann wurden die Proben mit entionisiertem Wasser gespült, um alle suspendierten Chemikalien zu entfernen. (Die Autoren weisen darauf hin, dass zum Beispiel bei der Herstellung von Keramik das Material auf einige tausend Grad Celsius erhitzt werden muss.)
