Forscher entdecken «eierlegende Wollmilchsau» neu
Ein elastisches Material, das seine Farbe verändert, Strom leitet, sich 3D-drucken lässt und dazu noch biologisch abbaubar ist? Das ist nicht nur eine Wunschvorstellung der Wissenschaft: Genau diese «eierlegende Wollmilchsau» haben Empa-Forscher aus dem Labor «Cellulose & Wood Materials» in Dübendorf auf Basis von Cellulose und Kohlenstoff-Nanoröhrchen hergestellt.
Als Ausgangsstoff diente den Forschern Hydroxypropyl-Cellulose (HPC), die unter anderem als Hilfsstoff in Pharmazeutika, Kosmetikartikeln und Lebensmitteln eingesetzt wird. Eine Besonderheit von HPC ist, dass sie nach Zugabe von Wasser Flüssigkristalle bildet. Diese Flüssigkristalle haben eine bemerkenswerte Eigenschaft: Je nach Kristallstruktur – die unter anderem abhängig ist von der HPC-Konzentration – schillern sie in den unterschiedlichsten Farben, obwohl sie eigentlich farb- beziehungsweise pigmentlos sind. Dieses Phänomen nennt sich strukturelle Färbung und ist aus der Natur bekannt: Pfauenfedern, Schmetterlingsflügel und die Haut des Chamäleons erhalten ihre bunte Färbung ganz oder teilweise nicht durch Farbstoffe, sondern durch mikroskopische Strukturen, die das einfallende (weisse) Tageslicht in seine Spektralfarben «aufspalten» und nur bestimmte Wellenlängen, sprich: Farben, reflektieren. Durch die Zugabe von 0,1 Massenprozent Kohlenstoff-Nanoröhrchen wurde die HPC-Wasser-Mischung elektrisch leitfähig; die Cellulose-Nanofasern sorgten letztlich dafür, dass die Mischung 3D-gedruckt werden konnte.