Wissenschaftler aus Südafrika entwickeln Verbundwerkstoff aus Pflanzenfasern und Kohlenstoff-Nanoröhrchen
Forscher der Universität Johannesburg setzen für ökologischeren Autobau auf Fasern aus der Musa textilis, der Textilbanane. Manila-Hanf heißt dieses Naturprodukt. Die Pflanze gehört zur großen Gruppe der Kochbananen, die in den meisten Regionen Afrikas und anderen Teilen der Welt wachsen. Die Stängel, die die Fasern enthalten, werden normalerweise als Abfall entsorgt.
Foto: Musa Textilis. (c) pinterest.com.
Ein Prozent Nanoröhrchen
Forscher Tien-Chien Jen hat die Fasern mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen und einem Epoxidharz miteinander kombiniert. Aus diesem Verbund formt er Bauteile für Autos, die weitaus widerstandsfähiger bei Belastung sind als herkömmliche Verbundwerkstoffe. Der Gehalt an Nanoröhrchen liegt bei etwa einem Prozent der Gesamtmasse.
Der Verbundwerkstoff hat eine um 31 Prozent höhere Zugfestigkeit und eine um 34 Prozent höhere Biegefestigkeit als das Epoxidharz allein. Das Nanokomposit weist auch eine um 52 Prozent höhere Dehnfestigkeit und eine um 29 Prozent höhere Biegefestigkeit auf. Dieser belastbare Verbundwerkstoff sei ein wettbewerbsfähiges Material für den Autobau.
Lauge und Mikrowelle als Tools
Werkstoffe dieser Art sind leicht, recycelbar und kostengünstig, sagt Patrick Ehi Imoisili, der bei Jen promoviert hat. Das reduziere das Gesamtgewicht eines Fahrzeugs und damit seinen Treibstoffverbrauch. Außerdem korrodieren sie nicht wie etwa Stahl oder Aluminium. Die Pflanze erreicht eine Höhe von bis zu acht Metern.
Die Fasern sind im Außenbereich der Stängel. Sie werden in einem zweistufigen Prozess gewonnen. Am Anfang steht die Wasserröstung. In einem Tank lösen sich die Bestandteile, die die Fasern zusammenhalten, allmählich auf. Danach landen die Fasern in einer schwachen Natronlauge, die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen versetzt ist. Getrocknet werden sie schließlich in einer Mikrowelle. Lauge und Mikrowelle sorgen dafür, dass Fasern und Röhrchen innig miteinander verbunden werden. Im letzten Schritt wird das Harz hinzugefügt. Das geschieht in einer Form, in der das Hybridmaterial 24 Stunden lang unter Druck aushärtet.
Bild: Aus Stängeln Bauteile fürs Auto. (c) Patrick Ehi Imoisili, Therese van Wyk, Universität Johannesburg.
Quelle: pressetext.com
Der wissenschaftliche Originalartikel erschien in der Mai-Juni-Ausgabe der Zeitschrift „Journal of Materials Research and Technology“.