Neue natürliche Verbundwerkstoffe auf Basis von Pflanzenfaser
Nanokomposite bestehen typischerweise aus einer polymerischen Matrix, in die Nanopartikel als Füll- und Verstärkungsstoffe eingebettet sind. Oberflächenfunktionalisierungen, die durch Einbettung von Nanopartikeln in die Matrixoberfläche gewonnen werden, sind weniger gewöhnlich. Während Zellenoberflächenrezeptoren eine lebende Zelle mit einer Fülle an Funktionen ausstatten, können solche Änderungen an der Oberfläche anderer Materialien jedoch eine wichtige Rolle in der Art und Weise spielen, wie Verbundmaterialien mit anderen Materialien und Stoffen interagieren. Wissenschaftler starteten das EU-finanzierte Projekt "Surface functionalisation of cellulose matrices using cellulose embedded nano-particles" (SURFUNCELL), um neue natürliche Nanokomposite mit besonderen Eigenschaften auf deren Oberflächen zu entwickeln. Die Matrix besteht aus dem Hauptbestandteil von Pflanzenzellwänden, Zellulose (Vielfachzucker oder Polysaccharid), und die Oberflächenänderungen bestehen aus eingebetteten Nanopartikeln, die von anderen Polysacchariden stabilisiert werden. Wichtig ist, dass der Produktionsvorgang wenige Änderungen der Standardvorgänge erfordert und dass die Nanopartikel adsorbiert und mit grünen synthetischen Methoden fixiert werden. SURFUNCELL veröffentlichte 20 wissenschaftliche Veröffentlichungen in anerkannten Zeitschriften und veröffentlichte seine Arbeit mehr als 80 Mal auf wissenschaftlichen Konferenzen. Die Ergebnisse decken den ganzen Prozess von der Vorbereitung der Polysaccharide und Nanopartikel bis zur Fertigung geformter Zellulosegeräte ab. Die Forscher setzten die Technologie in verschiedenen Demonstrationseinheiten ein. Zellulosegarn mit antimikrobiellen Eigenschaften wurde für Textilien entworfen, die in Krankenhäusern, beim Sport und zu Hause Einsatz finden. Die Partner haben zwei Demonstrationseinheiten erstellt, die die Verbundmaterialien auf Filtermembrane anwenden. Diese sind hohle zellulosebasierte Fasern, die nicht verschmutzen und gefährliche endokrine Disruptoren im Trinkwasser entfernen. Eine weitere Demonstrationseinheit unterstreicht die Verwendung der oberflächemodifizierten Zelluloseverbundstoffe als Barrierefolien, wie in auf biologischen Stoffen basiertes Nahrungsmittelverpackungsmaterial mit verbesserten Barriereeigenschaften. Schließlich erstellten die Partner eine breite Produktionslinie im Labormaßstab, um Papier mit erhöhtem UV-Schutz mit weniger Energie und geringeren potenziell gefährlichen Chemikalien zu erstellen. Wissenschaftler des Projekts SURFUNCELL, dessen Ergebnisse auf breiter Basis veröffentlicht wurden, haben eine komplette Technologieplattform auf Basis natürlicher Materialien und einfache, skalierbare grüne Produktionsvorgänge erstellt, durch die neue Verbundmaterialien entdeckt werden können. Demonstrationseinheiten sind in verschiedenen Stufen der Industrialisierung und regen andere dazu an, eine ständig wachsende Liste von Anwendungen zu entwickeln.
