Kann transparentes Holz Glas ersetzen?

Naturholz ist ein unverzichtbarer Rohstoff für das Bauwesen und die Möbelherstellung. Es wird außerdem wegen seiner Vielseitigkeit, Recyclingfähigkeit und ästhetischen Wirkung sehr geschätzt.

Allerdings eröffnen sich viele neue Anwendungsmöglichkeiten für Holz, da Wissenschaftler Methoden entwickeln, um die optischen, thermischen, mechanischen und ionischen Transporteigenschaften von Holzwerkstoffen durch chemische und physikalische Modifikationen der inhärenten porösen Struktur und chemischen Zusammensetzung des Holzes feinabzustimmen.

Um dieses Ziel zu erreichen, haben Forscher in den letzten Jahren innovative Strategien entwickelt, um Holz im Hinblick auf sein Potenzial für neue Anwendungen zu transformieren.

Wissenschaftler entwickeln transparentes Holz für Smartphone-Bildschirme und transformierbare Fenster. (Abbildung: Shutterstock)

Siegfried Fink hatte zuvor transparentes Holz hergestellt, indem er Pigmente aus den Pflanzenzellen im Holz entfernte. Er beschrieb dieses technologische Verfahren 1992 detailliert in einer Fachzeitschrift für Holztechnologie.

Über ein Jahrzehnt lang diente Siegfried Finks Veröffentlichung von 1992 als wichtigste Quelle für verlässliche Informationen zur transparenten Holztechnologie. Ein anderer Wissenschaftler am Königlichen Technischen Institut KTH in Schweden, Lars Berglund, stieß zufällig auf diese Publikation und nutzte sie für seine Forschung.

Eine andere Forschergruppe unter der Leitung des Materialwissenschaftlers Liangbing Hu an der University of Maryland in College Park beschäftigt sich nun aktiv mit der Entwicklung von transparentem Holz durch direkte Bearbeitungstechniken auf natürlichem Holz.

Dem Forschungsteam zufolge besteht Holz aus vielen kleinen, vertikalen, röhrenförmigen Zellen, ähnlich einem Bündel mit Klebstoff zusammengebundener Strohhalme. Diese röhrenförmigen Zellen dienen dem Transport von Wasser und Nährstoffen im Baum.

Um transparentes Holz herzustellen, müssen Wissenschaftler eine Substanz namens Lignin verändern oder entfernen. Diese Substanz hält nämlich die Zellbündel zusammen und verleiht Stamm und Ästen ihre erdbraune Farbe.

Nach dem Bleichen oder Entfernen der Ligninfarbe im Holz bleiben undurchsichtige, weiße Zellwände zurück. Dies liegt daran, dass die Zellwände das Licht anders brechen als die Luft in den Zellsäckchen, denen das Lignin entfernt wurde, welches dem Holz seine Farbe verleiht.

Um Transparenz zu erreichen, müssen die Lufteinschlüsse in den Holzzellen mit einem Material wie Epoxidharz gefüllt werden, das das Licht bricht und so das Holz durchscheinen lässt. Das fertige Produkt, dieses transparente Holz, lässt über 85 % des Lichts durch. Es fängt Sonnenlicht blendfrei ein, spart Energie und sorgt für eine angenehmere Innenbeleuchtung.

Transparentes Holz zeichnet sich zudem durch eine hohe mechanische Festigkeit aus und begegnet damit Sicherheitsbedenken, die häufig mit Glasmaterialien verbunden sind. Darüber hinaus ist transparentes Holz Glas in puncto Wärmedämmung überlegen und kann so dazu beitragen, dass Gebäude Wärme besser abführen.

Das Forschungsteam um Liangbing Hu nutzte Polyvinylalkohol (PVA), ein Polymer, das häufig in Klebstoffen und Lebensmittelverpackungen vorkommt, um behandelte Holzzellen zu imprägnieren. Das Ergebnis war transparentes Holz mit einer fünfmal geringeren Wärmeleitfähigkeit als Glas.

Lars Berglund und sein Forschungsteam an der Königlichen Technischen Hochschule KTH in Schweden haben eine Methode entwickelt, die Funktionalität intelligenter Fenster aus transparentem Holz nachzubilden. Diese Technologie ermöglicht den Wechsel zwischen transparentem und getöntem Zustand, um die Sicht zu regulieren oder Sonnenlicht abzuhalten.

Ihr Verfahren besteht darin, ein elektrochromes Polymer, das seine Farbe durch elektrischen Strom ändern kann, zwischen Schichten aus transparentem Holz zu schichten, das mit einem elektrochromen Polymer zur Gewährleistung der Leitfähigkeit beschichtet ist.

Einigen Einschätzungen zufolge werden transparente Holzwerkstoffe mit dem technologischen Fortschritt vielseitiger, transparenter und nachhaltiger, was potenziell zu Anwendungen in allen Bereichen führen wird, von extrem haltbaren Smartphone-Bildschirmen bis hin zu Beleuchtungsgeräten.

HUYNH DUNG (Quelle: Interestingengineering)

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