2018-Jun-18

Senast uppdaterad07:40:24 AM GMT

Cellulosafibrer starkare än stål

Skriv ut
cellulosa
KTH-forskare har forskat fram ett cellulosamaterial som är starkare än både stål och aluminium. Materialet kommer kunna ersätta bomull och glasfiber.

Tillsammans med tyska kollegor har forskare vid KTH studerat cellulosa och utvecklat det nya materialet som är starkare än stål och aluminium. Forskningen kan leda till att kläder i framtiden baseras på trä istället för bomull samt ersätta glasfiber i exempelvis lastbilar och båtar. Ett användande av materialet innebär dessutom ett betydligt mer hållbart samhälle.

Teknik sammanfogar fibriller

Träd byggs upp av fibrer och dessa fibrer består av små trådliknande byggstenar så kallade fibriller. Fibrillerna har varit kända av forskare sen tidigare men det har saknats tekniker för att sammanfoga fibrillerna till ett material som blir lika starkt som de enskilda fibrerna i träet. Det är detta som man nu lyckats med.

Fredrik Lundell– Vi har tagit ut fibriller från naturliga cellulosafibrer, vår process sätter sedan ihop nanofibriller till en lång och mycket stark tråd på cirka 10-20 mikrometer i tjocklek (filament). Dessa skulle kunna spinnas och sedan vävas till ett tyg eller användas som armering i kompositer, säger Fredrik Lundell, docent i strömningsfysik vid KTH och en av forskarna bakom arbetet.

I jämförelse med befintliga processer att göra trådar av cellulosa, exempelvis viskos, är sammansättningsprocessen miljövänlig och hållbar. Förutom fibrillerna har man använt natriumklorid för att fixera de strömningsmekaniskt orienterade fibrillerna vid varandra. Det är med hjälp av saltet som fibrerna får sina goda styrkeegenskaper.

Ersättning av bomull och glasfiber

Ett område där forskningsresultatet skulle kunna användas är som ersättning för bomull. Bomullsodling kräver stora mängder vatten och man har kommit till en punkt även kallad ”Peak cotton”. Det innebär att odlingen av bomull inte kan öka mer på grund av bomullens krav på bevattning.

cellulosa1Ett annat material som skulle kunna ersättas är glasfiber som används för armering av vindkåpor för lastbilar, båtars skrov och vindturbinblad. Forskningen kan leda fram till ett nytt konstruktionsmaterial som kan användas överallt där man har komponenter baserade på glasfiber.

 

Hur lång blir livslängden jämfört med t ex stål?

– I en komposit kommer fibern att ligga inbäddad i en matris (jämför glasfiberarmerad plast). Livslängden beror därför på filamentets utmattningsegenskaper (hur många gånger man kan dra i den innan den går av). Dessa har vi inte mätt än, säger Fredrik Lundell.

Är det stabilt, kan det finnas i tuffa miljöer såsom regn, kyla, kemikalier…?

– Även detta är en bra fråga som återstår att redas ut!

Var i ligger den stora utmaningen just nu, vad blir nästa steg?

– Vårt fortsatta arbete går längs två linjer: dels fortsatt grundforskning av processen för att tillverka ännu bättre och/eller trådar med olika typer av funktion (t.ex. elektriskt ledande), dels etablering av produktionsutrustning i pilotskala för att kunna tillverka mer och göra kompletta material (tyger, kompositdetaljer) som kan utvärderas, säger Fredrik Lundell.

Hur långt är det tills materialet blir kommersiellt?

cellulosa2– För att detta ska bli en produkt i stor skala krävs investeringar i produktionsutrustning för sönderdelning av pappersfibrer till nanofibriller. Till specialiserade tillämpningar kan man redan idag få tag på råvara och det skulle då krävas några års intensiv teknikutveckling för mer storskalig pilotproduktion, säger Fredrik Lundell.

Den här e-postadressen är skyddad från spamrobotar. Du måste tillåta Javascript för att visa e-postadressen

TwitterFacebookDigg