Werkstoffe aus biogenen Rohstoffen: Seminarunterlagen

Pflanzen wie Flachs, Miscanthus und Kiefer oder tierische Produkte wie Haare und Knochen bieten aussichtsreiche und vielfaeltige Perspektiven als Roh- und Hilfsstoffe fuer die Herstellung von high-tech- und low-tech-Materialien gemaess dem Stand der Technik. Beispiele fuer die industrielle Anwendung und zu high-tech-Komponenten fuehrende Verwertung von nachwachsenden Rohstoffen sind Siliciumcarbidwhisker aus Reisschalen als Vertaerkungskomponente und Kohlenstoffilz aus Haaren und /oder pflanzlichen Fasern als Waermedaemmstoff. Der Vorstoss zu neuen Werkstoffen mit hochgezuechteten Eigenschaften setzt jedoch eine konsequente Transformation der in pflanzlichen und tierischen Fasern vorhandenen, vor allem mechanisch sehr effizienten Strukturhierarchien in aequivalente Werkstoffstrukturen voraus. Mit mehreren ineinandergeschachtelten Roehren, die von den Faserwaenden gebildet werden, und in denen Fibrillen und Mikrofibrillen doppelhelixartig angeordnet und in einer amorphen Masse eingebett et sind, stellen pflanzliche Fasern selbst schon mikrofaserverstaerkte Komposite dar. Analog zu den pflanzlichen Cellulosefasern bestehen Wolle und Haare von Tieren aus Keratinfasern, in denen Mikrofibrillen ebenso in mehreren Hierarchieebenen angordnet sind. Aus diesem einzigartigen strukturellem Bau lassen sich Potenzen fuer die Beeinflussung von Struktur und Gefuege in Werkstoffen ableiten. Um eine erste Bewertung zu ermoeglichen, werden praeparative Ergebnisse zu Verbundwerkstoffen mit Kohlenstoff- und Siliciumcarbidkomponenten vorgestellt. Am Beispiel von siliciuminfiltriertem Siliciumcarbid, hergestellt aus konventionellen Rohstoffen bzw. unter Verwendung von Flachs- und Kieferfasern, werden die strukturellen Unterschiede naeher betrachtet. Insbesondere die sich abzeichnende angehobene Festigkeits-Dichte-Relation deutet auf einen Beitrag durch biogen vorgepraegte Strukturen hin