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Materialforschung: Eben noch Holzklotz, kurz darauf Flummi

Was passiert, wenn man eine Holzkugel auf den Boden wirft? Diese hier springt meterhoch in die Luft, als wäre sie aus Gummi. Wie funktioniert das?
Ein Holzwürfel, der sich durch Druck mit den Fingern verformt.Laden...

Ein Forscherteam hat aus Holz ein Material hergestellt, das zwar noch aussieht wie die ursprüngliche Holzkugel, aber elastisch ist wie Gummi. Ein kleiner Block aus dem Stoff hüpft wie ein Flummi, wenn er auf den Boden geworfen wird, wie das Team um Liangbing Hu von der University of Maryland in einem Video demonstriert.

Der Trick dahinter ist ein chemisches Verfahren, das Hu jetzt in »ACS Nano« veröffentlicht hat. Dabei werden die stabilen Zellwände zum Teil aufgelöst, und das gelöste Material verwandelt sich in ein elastisches Gel, das die Poren im Holz ausfüllt. Die dünnen Reste der Zellwände sind nun weich, gleichzeitig jedoch stabil genug, um das elastische Gel zu stützen und in Form zu halten. Dadurch bekommt das Holz eine gummiartige Konsistenz.

© Liangbing Hu’s research group
Ein Holzball als Flummi

Das Verfahren, mit dem Holz in das elastische Kompositmaterial umgewandelt wird, ist simpel, aber rabiat. Wie Hu und sein Team berichten, kochten sie das von Natur aus leichte und weiche Balsaholz mehrere Stunden lang in einer Lösung aus Natriumhydroxid und Natriumsulfit, froren es ein und entzogen dem Material durch Gefriertrocknung die Flüssigkeit. Bei der Prozedur löst sich die harte Struktur aus Zellulosefasern und Lignin teilweise auf, aus der die Zellwände des Holzes bestehen.

Die Zellulosefasern zerfallen außerdem in ihre Bestandteile: dünne, als Fibrillen bezeichnete Stränge, die ein dreidimensionales Netzwerk bilden. Zusammen mit anschließend zugefügtem Wasser bilden diese das elastische Gel; in ihm ist das Wasser fest gebunden, so dass es beim Zusammendrücken nicht herausquillt. Außerdem macht das Wasser das elastische Material elektrisch leitfähig, wenn man ein Salz hinzufügt. Das Holz-Gummi ist zusätzlich recht widerstandsfähig. Auch nach 10 000 Zyklen aus Zusammendrücken und Entspannen zeigten sich keine Anzeichen von Materialermüdung.

© Liangbing Hu's research group
Das Holz lässt sich zusammendrücken

Laufzeit: 0:00:07

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