Durch die Kombination von Nanokristallen und Nanofasern aus Zellulose ist es Forschenden gelungen, ein 3-D-druckfähiges Bio-Aerogel herzustellen. Das Material eignet sich nicht nur zur Wärmedämmung.
Komplexität und Leichtigkeit: Empa-Forschende haben ein 3D-Druckverfahren für biologisch abbaubares Cellulose-Aerogel entwickelt.
Empa
Die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt Empa hat ein 3-D-druckfähiges Bio-Aerogel entwickelt. Es basiert auf Zellulose, dem häufigsten Bio-Polymer des Planeten. Aus dem pflanzlichen Material lassen sich mit einfachen Verarbeitungsschritten unterschiedliche Nanopartikel gewinnen.
Zwei Arten solcher Nanopartikel – Zellulose-Nanokristalle und Zellulose-Nanofasern – wurden zur Herstellung der Tinte für das Bio-Aerogel genutzt. Diese, so die Empa, sollte ausreichend dickflüssig sein, um vor der Aushärtung eine dreidimensionale Form halten zu können. Zugleich sollte sie sich unter Druck verflüssigen, damit sie überhaupt durch die Druckerdüse fließen kann.
12 % Zellulose, 88 % Wasser
Mit der Kombination aus Nanokristallen und Nanofasern ist das gelungen: Die langen Nanofasern verleihen der Tinte eine hohe Viskosität, die eher kurzen Kristalle sorgen dafür, dass sie scherverdünnend reagiert, also beim Drucken kurzzeitig flüssig wird. Insgesamt enthält die Tinte rund zwölf Prozent Zellulose – und 88 Prozent Wasser.
Die hohe Porosität sowie die geringe Größe der einzelnen Poren machen das Bio-Aerogel zu einem effektiven Wärmeisolatoren. Die Empa sieht aber noch ein weiteres Einsatzgebiet: in der Medizin. Da es aus reiner Cellulose besteht, sei das Aerogel biokompatibel mit lebendem Gewebe. Seine poröse Struktur sei in der Lage, Medikamente aufzunehmen und sie dann über längere Zeit im Körper freisetzen. Auch biete der 3-D-Druck die Möglichkeit, exakte Formen herzustellen, die etwa als Gerüste für Zellwachstum oder als Implantate dienen könnten.