Dieses experimentelle Forschungsprojekt verfolgt die Entwicklung neuartiger Hochleistungsnanokomposite aus synthetischen Kunststoffen und Zellulose Nanofasern aus nachwachsenden Rohstoffen. Parallel dazu werden die möglichen Gesundheitsrisiken dieser Materialien untersucht.
Hintergrund
Durch den Einsatz von Nanofüllstoffen ist es möglich, die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen signifikant zu verbessern. Zellulose Nanofasern sind dafür gut geeignet, da sie einerseits über hervorragende mechanische Eigenschaften verfügen und andererseits aus einer Reihe von natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen, wie zum Beispiel Holz, Baumwolle und Stroh, gewonnen werden können. Es gibt bisher aber keine Untersuchungen zu den möglichen Gesundheitsrisiken dieser Materialien. Für gewisse Nanofasern wurden kürzlich Asbest-ähnliche, gesundheitsschädigende Effekte nachgewiesen, andere gelten dagegen als eher unbedenklich. Deshalb ist es notwendig, die Frage zu beantworten, ob für Zellulose Nanofasern mögliche Gesundheitsrisiken bestehen, bevor diese in neuen Materialien eingesetzt werden.
Ziel
Dieses Projekt zielt darauf ab, eine wissenschaftliche Basis für die Entwicklung neuer Hochleistungsnanokomposite aus synthetischen Kunststoffen und Zellulose Nanofasern zu erarbeiten. Diese Materialien basieren auf zwei neuen Designansätzen und sollen vor allem als Konstruktionswerkstoffe zwei mögliche Anwendungen finden: Erstens als Leichtbaumaterialien, deren mechanische Eigenschaften mit Stahl vergleichbar sind; zweitens als poröse Nanokomposite, die eine ökologische Alternative zu konventionellen Isolationsschäumen darstellen. Parallel dazu wird ein erst kürzlich etabliertes in-vitro Zell-Modell aus Epithelzellen der menschlichen Lunge dazu verwendet, um die mögliche Toxizität von Zellulose Nanofasern zu beurteilen und mögliche Risiken über den gesamten Lebenszyklus der angestrebten Materialien zu bewerten.
Bedeutung
Die auf die Entwicklung und Untersuchung der neuen Materialien ausgerichteten Forschungsarbeiten werden zu einem besseren Verständnis der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen dieser neuartigen Nanokomposite führen. Die Zellstudien werden erstmalig Informationen bezüglich möglicher Gesundheitsrisiken von Zellulose Nanofasern und deren Nanokompositen liefern. Da sich auf der ganzen Welt viele Forschergruppen mit Nanokompositen aus Zellulose beschäftigen und die Kommerzialisierung solcher Materialien wahrscheinlich ist, darf damit gerechnet werden, dass die Resultate dieses Projekts auch über die hier untersuchten Materialien hinaus von Bedeutung sein werden.
Originaltitel: Cellulose-based nanocomposite building materials: solutions and toxicity
Betrag: CHF 449'916.-
Dauer: 36 Monate
Projektverantwortlicher
- Prof. Christoph Weder