Nachhaltiges Strukturmaterial für Kunststoffersatz

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Plastik gibt uns ein leichtes, starkes und kostengünstiges Material an die Hand, aber es hat auch die Plastik-Apokalypse verursacht.

Ein Großteil des nicht wiederverwerteten Plastikabfalls landet im Ozean, der letzten Senke der Erde.

Von Wellen, Sonnenlicht und Meerestieren zerbrochen, kann aus einer einzigen Plastiktüte 1,75 Millionen Mikroplastikfragmente entstehen.

Diese Mikrokunststoffe könnten schließlich über den Fisch, den wir essen, oder das Wasser, das wir trinken, in unseren Körper gelangen.Während der langfristigen Entwicklung der meisten Pflanzen auf der Erde wurden zellulosebasierte Materialien als ihre eigenen strukturellen Trägermaterialien entwickelt.

Zellulose in Pflanzen liegt hauptsächlich in Form von Zellulose-Nanofasern (CNF) vor, die ausgezeichnete mechanische und thermische Eigenschaften haben.

CNF, das aus Pflanzen gewonnen oder von Bakterien produziert werden kann, ist eine der am häufigsten vorkommenden grünen Ressourcen der Erde.

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CNF ist ein idealer nanoskaliger Baustein für die Konstruktion makroskopischer Hochleistungsmaterialien, da es eine höhere Festigkeit (2 GPa) und einen höheren Modul (138 GPa) als Kevlar und Stahl und einen niedrigeren Wärmeausdehnungskoeffizienten (0,1 ppm K-1) als Quarzglas aufweist.

Auf der Grundlage dieses biobasierten und biologisch abbaubaren Bausteins wird die Konstruktion nachhaltiger und hochleistungsfähiger Strukturmaterialien den Ersatz von Kunststoff stark fördern und uns helfen, die Kunststoff-Apokalypse zu vermeiden.Heute berichtet ein Team unter der Leitung von Prof.

Shu-Hong Yu von der University of Science and Technology of China (USTC) über ein hochleistungsfähiges nachhaltiges Strukturmaterial namens Cellulose-Nanofaserplatte (CNFP) (Abb.

1a und c), das aus biobasiertem CNF hergestellt wird (Abb.

1b) und bereit, Plastik in vielen Bereichen zu ersetzen.

CNFP hat eine hohe spezifische Festigkeit (~198 MPa/(Mg m-3)) – viermal höher als die von Stahl und höher als die von traditionellem Kunststoff und Aluminiumlegierungen.

Darüber hinaus hat CNFP eine höhere spezifische Schlagzähigkeit (~67 kJ m-2/(Mg m-3)) als Aluminiumlegierung und nur die Hälfte seiner Dichte (1,35 g cm-3).Im Gegensatz zu Kunststoff oder anderen Materialien auf Polymerbasis weist CNFP eine ausgezeichnete Beständigkeit….

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