Empa-Forschende entwickeln Aerogel aus Cellulose

Forschenden des Empa-Labors Building Energy Materials and Components ist die Herstellung eines cellulosebasierten, 3D-druckbaren und biologisch abbaubaren Aerogels aus Cellulose gelungen. Laut einem Bericht der Empa ist dabei in Zusammenarbeit mit den Laboren Cellulose & Wood Materials und Advanced Analytical Technologies sowie dem Zentrum für Röntgenanalytik damit ein „Wundermaterial“ entstanden.

Es ist ausreichend dickflüssig, um vor der Aushärtung eine dreidimensionale Form halten zu können. Zugleich verflüssigt es sich unter Druck kurzzeitig, so dass es durch die Druckerdüse fliessen kann. „Wir konnten die benötigten Eigenschaften allein mit Cellulose erreichen, ohne jegliche Zusätze und Füller“, wird der Gruppenleiter für funktionale Aerogel-Materialien, Shanyu Zhao, zitiert.

Damit aus der Tinte nach dem Drucken ein Aerogel werden kann, so die Empa, ersetzen die Forschenden das Lösungsmittel Wasser in den Poren zuerst durch Ethanol und schliesslich durch Luft, und zwar ohne das gedruckte Objekt zu verformen. Die hohe Porosität macht das Material zu einem äusserst effektiven Wärmeisolator. Zudem ist es anisotrop, was heisst, dass seine Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit richtungsabhängig sind. Solche präzise isolierenden Bauteile könnten etwa in der Mikroelektronik zum Einsatz kommen.

Grosses Potenzial sehen die Forschenden auch in der Medizin, weil dieses Aerogel mit lebendem Gewebe biokompatibel ist. Seine poröse Struktur könnte Medikamente aufnehmen und über längere Zeit abgeben. Formen aus diesem Material könnten als Gerüste für Zellwachstum oder als Implantate dienen. Zudem kann das Aerogel mehrmals rehydriert und wieder getrocknet werden, was seine Lagerung und Anwendung erheblich vereinfacht. ce/mm