Empa-Forschende haben einen Durchbruch im Bereich der nachhaltigen Baustoffe erzielt, indem sie ein Cellulose-basiertes Aerogel entwickelt haben, das mittels 3D-Druck in komplexe Formen gebracht werden kann. Dieses innovative Material kombiniert die Vorteile von Aerogelen – bekannt für ihre ultraleichten und hervorragenden wärmeisolierenden Eigenschaften – mit der biologischen Abbaubarkeit von Cellulose, dem häufigsten Biopolymer auf der Erde. Das berichtet die Empa auf ihrer Website.
Innovation im 3D-Druck: Cellulose-Aerogel
Das Team um Deeptanshu Sivaraman, Wim Malfait und Shanyu Zhao hat ein Verfahren entwickelt, das die Produktion von mechanisch robusten, biobasierten Aerogelen ermöglicht. Die Herausforderung bestand darin, ein Material zu schaffen, das sowohl stark als auch flexibel ist, um es für präzise Anwendungen in Bereichen wie der Mikroelektronik und der Medizin nutzbar zu machen. Die Lösung fanden die Forschenden in der Kombination von Cellulose-Nanokristallen und -Nanofasern, die eine hochviskose „Druckertinte“ bilden. Diese Tinte kann komplexe, dreidimensionale Strukturen formen, die nach dem Drucken in Aerogel umgewandelt werden.
Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
Das neuartige Aerogel zeichnet sich nicht nur durch seine biologische Abbaubarkeit und seine Isoliereigenschaften aus, sondern auch durch seine Anisotropie – eine Richtungsabhängigkeit der Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaft ermöglicht es, Bauteile zu produzieren, die in bestimmten Richtungen besonders stabil oder isolierend sind. Besonders in der Mikroelektronik, wo Wärme gezielt abgeleitet werden muss, bietet dies bedeutende Vorteile.
Im medizinischen Bereich bietet das Cellulose-Aerogel aufgrund seiner Biokompatibilität und porösen Struktur vielversprechende Anwendungen. Es kann als Träger für Medikamente dienen, die kontrolliert im Körper freigesetzt werden, oder als Gerüst für das Zellwachstum und als Basis für personalisierte medizinische Implantate verwendet werden.