Neue Kombination aus Holzfasern und Spinnenseide könnte mit Kunststoff konkurrieren, nachdem er in Tests eine Outperformance erzielt hat

Forscher haben ein einzigartiges neues Material aus Holz und Spinnenseide entwickelt - und da es die meisten synthetischen und natürlichen Materialien von heute übertrifft, indem es hohe Festigkeit, Steifheit und erhöhte Zähigkeit bietet, sagen Wissenschaftler, dass es eines Tages Kunststoff ersetzen könnte.

Das gleichzeitige Erreichen von Festigkeit und Dehnbarkeit war bisher eine große Herausforderung in der Werkstofftechnik: Die Erhöhung der Festigkeit bedeutet den Verlust der Dehnbarkeit und umgekehrt.

Jetzt ist es den Forschern der Aalto University und des VTT Technical Research Center in Finnland gelungen, diese Herausforderung zu meistern, indem sie sich von der Natur inspirieren ließen.

Die Forscher schufen ein wirklich neues biobasiertes Material, indem sie Holzzellulosefasern und das Seidenprotein in Spinnennetzfäden zusammenklebten. Das Ergebnis ist ein sehr festes und widerstandsfähiges Material, das in Zukunft als möglicher Ersatz für Kunststoff, als Teil biobasierter Verbundwerkstoffe und in medizinischen Anwendungen, chirurgischen Fasern, der Textilindustrie und Verpackungen verwendet werden könnte.

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Laut Markus Linder, Professor an der Aalto-Universität, bietet die Natur hervorragende Zutaten für die Entwicklung neuer Materialien wie fester und leicht verfügbarer Zellulose und zäher und flexibler Seide, die in dieser Forschung verwendet werden. Der Vorteil dieser beiden Materialien besteht darin, dass sie im Gegensatz zu Kunststoff biologisch abbaubar sind und die Natur nicht auf die gleiche Weise schädigen wie Mikroplastik.

„Wir haben Birkenpulpe verwendet, sie in Zellulose-Nanofibrillen zerlegt und zu einem steifen Gerüst ausgerichtet. Gleichzeitig haben wir das Zellulosenetzwerk mit einer weichen und energiedissipierenden Spinnenseidenklebstoffmatrix infiltriert “, sagt der Forschungswissenschaftler Pezhman Mohammadi von VTT.

Seide ist ein natürliches Protein, das von Tieren wie Seidenraupen ausgeschieden wird und auch in Spinnennetzfäden vorkommt. Die von Forschern der Aalto University verwendete Spinnennetzseide wird jedoch nicht aus Spinnennetzen entnommen. Es wird stattdessen von den Forschern unter Verwendung von Bakterien mit synthetischer DNA hergestellt.

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„Da wir die Struktur der DNA kennen, können wir sie kopieren und daraus Seidenproteinmoleküle herstellen, die chemisch denen in Spinnennetzfäden ähnlich sind. Die DNA enthält all diese Informationen “, erklärte der leitende Forscher und Universitätsprofessor Markus Linder.

„Unsere Arbeit zeigt die neuen und vielseitigen Möglichkeiten des Protein-Engineerings“, fügte Pezhman hinzu. „In Zukunft könnten wir ähnliche Verbundwerkstoffe mit leicht unterschiedlichen Bausteinen herstellen und für andere Anwendungen unterschiedliche Eigenschaften erzielen. Derzeit arbeiten wir an der Herstellung neuer Verbundwerkstoffe als Implantate, Schlagfestigkeitsobjekte und andere Produkte. “

Das Forschungsprojekt ist Teil der Arbeit des Kompetenzzentrums für Molekulartechnik biosynthetischer Hybridmaterialien. Die Forschung wurde in veröffentlicht Fortschritte in der Wissenschaft früher diese Woche.

Nachdruck aus Aalto Universität

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