Kohlenstoffröhrchen und Manila-Hanf für Autos: Neuer Verbundwerkstoff weitgehend aus Abfall

Innenverkleidungen von Türen, Dämmplatten, die Lärm abschirmen, Kofferraummulden und andere Bauteile von Autos werden künftig aus einem ganz besonderen Verbundmaterial gefertigt. Es besteht aus Manila-Hanffasern, die mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen verstärkt sind, und Epoxydharz. Auch heute wird Faserverbundmaterial in Fahrzeugen verwendet. Doch die verwendeten Fasern wie Hanf sind teuer. Manila-Hanf wird dagegen aus einem Abfallprodukt gewonnen, den Stängeln spezieller Kochbananen.

In allen Belangen besser als bisheriges Material

Das neue Material haben Professor Tien-Chien Jen vom Lehrstuhl für Mechanik der Universität Johannesburg in Südafrika und Patrick Ehi Imoisili entwickelt, der bei Jen promoviert hat. Es hat eine um 31 Prozent höhere Zugfestigkeit und eine um 34 Prozent höhere Biegefestigkeit als das Epoxidharz allein. Auch seine Dehn- und Biegefestigkeit ist deutlich besser als die bisher verwendeter Faserverbundwerkstoffe.

Musa textilis, auch Textilbanane genannt, liefert bisher den Rohstoff für seewasserfeste Schiffstaue. Wichtigster Ausfuhrhafen ist die philippinische Hauptstadt Manila. Aus diesem pazifischen Land stammt die Pflanze, ist mittlerweile aber auch in Afrika heimisch. Nach der Ernte der Früchte werden die Stängel entsorgt, sind also ein nahezu kostenloser Rohstoff für Faserverbundmaterial.

Mikrowelle „verschweißt“ Fasern und Kohlenstoff

Erster Schritt bei der Gewinnung der Fasern ist die Wasserröste, ein Verfahren, das auch bei anderen Faserpflanzen wie Hanf angewandt wird. Die Stängel liegen dazu tagelang in einem Wassertank, der die Fasern aus ihrem Verbund löst. Danach werden Nanoröhrchen hinzugefügt, die sich in einem mehrstündigen Bad in einer schwachen Lauge mit den Fasern verbinden. Das Trocknen in einer Mikrowelle verstärkt diese Bindung.

Zur Herstellung von Bauteilen werden die Fasern in eine Form gelegt und mit Epoxydharz übergossen. Es bindet innerhalb von 24 Stunden unter äußerem Druck ab. Fertig ist das Autobauteil.

Faserverbundwerkstoffe haben gegenüber den meisten Metallen einige Vorteile. Sie sind leicht, was in Autos zu geringerem Spritverbrauch führt, und sie können nicht korrodieren, also vorzeitig verschleißen. Dieser belastbare Verbundwerkstoff sei ein wettbewerbsfähiges Material für den Automobilbau, sagt Jen. Autos werden so ein bisschen grüner.

via EurekAlert

Teile den Artikel oder unterstütze uns mit einer Spende.