Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Vereinfachte Methode zeigt komplexe Struktur

19.09.2005


Mechanisch gewonnene Holzfasern unterscheiden sich von chemisch isolierten in einer Reihe fundamentaler Eigenschaften. Dies ist das jüngste Ergebnis eines vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützten Projekts der Universität für Bodenkultur, Wien. Die Arbeit liefert wichtige Erkenntnisse über die strukturellen Veränderungen in Holzfasern bei Nässe und Dehnung. Die vorliegenden Ergebnisse sind sowohl für die Strukturanalyse von Holz als auch für die Erforschung innovativer Einsatzmöglichkeiten dieses klassischen Werkstoffes wichtig.


Holz ist eines der häufigsten und vielseitigsten Materialien der belebten Natur. Harmonisch vereint es hohe Festigkeit mit Flexibilität. Wie diese scheinbar widersprüchlichen Eigenschaften vereint werden, damit befasst sich die Holzforschung. Für die Analyse zahlreicher Eigenschaften wurden bisher einzelne Holzfasern mittels chemischer Verfahren aus dem Holz gelöst ­ obwohl man schon seit langem vermutete, dass dadurch Veränderungen am Holz verursacht werden, die in der Folge die wissenschaftlichen Ergebnisse in Frage stellen.

WissenschafterInnen an der Universität für Bodenkultur in Wien entwickelten daher eine alternative Isolationsmethode für Holzfasern. In einem mechanischen Verfahren werden sie mit kleinen Pinzetten aus dem Holz herausgeschält. "Damit ist es uns gelungen, Holzfasern zu isolieren, deren Zellwände nicht durch chemische Substanzen verändert oder zerstört sind", erläutert Prof. Stefanie Stanzl-Tschegg vom Institut für Physik und Materialwissenschaften den Vorteil der Methode. "Vergleichen wir nun diese Holzfasern mit jenen, die traditionell chemisch isoliert wurden, dann können wir nicht nur die Schwächen der einzelnen Methoden besser verstehen, sondern auch sehr viel Neues über Struktur und Eigenschaften von Holz erfahren."


Nass & Trocken

Eine wichtige Eigenschaft, über die Prof. Stanzl-Tschegg und ihre MitarbeiterInnen dabei neueste Erkenntnisse gewinnen konnten, war das Trocknungsverhalten von Holz. Hier hatten frühere Arbeiten mit zuvor chemisch isolierten Holzfasern gezeigt, dass sich diese als Konsequenz des Trocknens sehr stark gegen den Uhrzeigersinn verdrehen. Verantwortlich für dieses Phänomen sind spiralenförmig gewundene Strukturen in den Zellwänden von Holzfasern. Diese werden von so genannten Zellulosefibrillen geformt, die hier parallel zueinander eingelagert sind und dem Material Festigkeit verleihen. In den Untersuchungen von Prof. Stanzl-Tschegg und ihrem Team zeigte sich jedoch, dass sie sich beim Trocknen wesentlich weniger verdrehen, wenn sie zuvor mechanisch isoliert wurden. Den Grund hierfür fanden die ForscherInnen mittels spezieller mikroskopischer Analysen in einer Matrix, bestehend aus den komplexen Molekülen Lignin und Hemizellulose. Diese Matrix ist bei mechanisch isolierten Holzfasern anders als bei chemisch isolierten noch intakt und umgibt die einzelnen Zellulosefibrillen. Damit ähnelt die Matrix einem Korsett, das der Holzfaser auch im nassen Zustand Stabilität verleiht und der beim Trocknen einsetzenden Verkrümmung entgegenwirkt.

Zug & Druck

Dieses Ergebnis fügt sich nahtlos in eine Reihe von grundlegenden Erkenntnissen über den Naturstoff Holz, die durch die Teams um Prof. Stanzl-Tschegg gewonnen werden konnten. So gelang es auch, eine andere funktionale Besonderheit der Holzfaser zu entdecken: Ein molekularer Mechanismus innerhalb der Holzfasern funktioniert wie ein Klettverschlusssystem. Werden Zellulosefibrillen durch Zug oder Druck verdreht, so lösen sich ihre Verbindungen mit der Matrix aus Lignin und Hemizellulosen und erlauben so die Verformbarkeit von Holz. Sobald die äußeren Kräfte hingegen nachlassen, rasten die Verbindungen in einer neuen Position wieder ein und halten damit die Festigkeit des Materials weiterhin aufrecht. Eine Eigenschaft, die bisher eher von metallartigen Materialien bekannt war.

Gerade das Entdecken solcher bisher unbekannter Eigenschaften des traditionell bewährten Naturstoffes Holz, erlaubt seinen gezielten und sicheren Einsatz für immer neue Anwendungen. Damit trägt dieses vom Wissenschaftsfonds FWF unterstützte Materialforschungs-Projekt auch zur Zukunftssicherung eines bedeutenden Wirtschaftszweiges im waldreichen Österreich bei.

Redaktion & Aussendung:
PR&D - Public Relations for Research & Development
Campus Vienna Biocenter 2
A-1030 Wien
T +43 / 1 / 505 70 44
E contact@prd.at

Prof. Stefanie Stanzl-Tschegg | presseportal
Weitere Informationen:
http://www.prd.at

Weitere Berichte zu: Festigkeit Matrix Zellulosefibrillen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Kunststoffstrang statt gefräster Facette: neue Methode zur Verbindung von Brillenglas und -fassung
28.04.2017 | Technische Hochschule Köln

nachricht Beton - gebaut für die Ewigkeit? Ressourceneinsparung mit Reyclingbeton
19.04.2017 | Hochschule Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Die Kieler Förde – ein Trainingsbecken für Miesmuscheln

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Mikroskop im Kugelschreiberformat: Auf dem Weg zur endoskopischen Krebsdiagnose

28.04.2017 | Medizintechnik

Leipziger Forscher kreieren borhaltiges künstliches Vitamin

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie