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Selbstreinigender Biokunststoff

20.02.2022

Das Problem der Plastikverschmutzung ist in allen Ländern akut. Seine Partikel werden tief in den Ozeanen und hoch in den Bergen gefunden.

Wissenschaftler des Royal Melbourne Institute of Technology Australia (RMIT) haben einen transparenten Biokunststoff aus Stärke und Zellulose entwickelt. Dieses Material eignet sich perfekt zum Verpacken von frischen Lebensmitteln oder Fertiggerichten. Gleichzeitig hat es keine Angst vor Nässe oder Schmutz, denn es hat eine besondere, dem Lotusblatt nachempfundene Struktur, an der Wasser einfach abperlt. Biokunststoffe von australischen Forschern müssen nicht industriell verarbeitet werden und zersetzen sich leicht auf natürliche Weise im Boden.

„Wir haben diesen neuen Biokunststoff im Hinblick auf eine großtechnische Produktion entwickelt, mit einfacher Herstellung und einfacher Integration in industrielle Fertigungsprozesse … Wir haben die phänomenal wasserabweisende Struktur von Lotusblättern nachgebildet, um eine einzigartige Art von Biokunststoff zu schaffen, der dies ermöglicht kombiniert Stärke und Abbaubarkeit“, sagte Mehran Ghasemlow, RMIT MD und Hauptautor der Studie.

Obwohl biologisch abbaubare Kunststoffe aktiv entwickelt werden, sind nicht alle gleich. Die meisten biologisch abbaubaren oder kompostierbaren Kunststoffe erfordern teure industrielle Prozesse und hohe Temperaturen zur Entsorgung. Die Herstellung des neuen Biokunststoffs erfordert weder Hitze noch aufwändige Anlagen. Es ist einfach mit der Rollentechnologie zu erstellen.

Lotusblätter sind dafür bekannt, dass sie eine der besten wasserabweisenden Oberflächen der Welt haben. Das Geheimnis liegt in der Struktur der Oberfläche, die aus winzigen Säulen besteht, die mit einer Wachsschicht bedeckt sind. Auf dem Blatt angekommen, bleibt das Wasser ein Tropfen und rollt unter dem Einfluss der Schwerkraft oder des Windes herunter. Die Tropfen fegen nebenbei auch Schmutz und Staub weg.

Um ihr Material herzustellen, hat das Forschungs- und Ingenieurteam des RMIT zunächst einen Kunststoff aus Nanopartikeln aus Stärke und Zellulose synthetisch hergestellt. Dann wurde auf die Oberfläche ein Muster aufgetragen, das die Struktur von Lotusblättern nachahmt, und darüber wurde das Ganze mit einer Schutzschicht aus PDMS, einem organischen Polymer auf Siliziumbasis, bedeckt.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Nanoblätter statt Platin 28.05.2012

Platin-Katalysatoren eröffnen große Perspektiven für alternative Energien, beispielsweise bei der Herstellung von Wasserstoff aus Wasser. Der hohe Platinpreis erschwert jedoch die großflächige Umsetzung neuester Technologien. Vielleicht ist es Wissenschaftlern des Brookhaven National Laboratory des US-Energieministeriums gelungen, dieses Problem zu lösen.

Wissenschaftler haben einen neuartigen kostengünstigen Elektrokatalysator entwickelt, der Wasserstoff effizient aus Wasser extrahieren kann. Der Katalysator basiert auf einer Nickel-Molybdän-Stickstoff-Verbindung in Form von zerknitterten Blättern im Nanometerbereich.

Wasser ist eine ideale Quelle für reinen Wasserstoff: Es gibt reichlich davon auf dem Planeten und es enthält keine schädlichen Treibhausgase als Nebenprodukte. Die Elektrolyse von Wasser zu Sauerstoff und Wasserstoff erfordert eine externe Energiequelle und einen effizienten Katalysator. Dabei sollte die Wasserstoffausbeute größer sein als der Energieverbrauch für die Elektrolyse.

Auf der Suche nach einem wirksamen Katalysator erhitzten Wissenschaftler eine Nickel-Molybdän-Verbindung in Gegenwart von Stickstoff auf hohe Temperaturen und sahen plötzlich, dass sich die Substanz in Nanoblätter verwandelte. Trotz der Tatsache, dass Metallnitride weit verbreitet sind, ist dies das erste Beispiel für die Bildung von Nanoblättern. Stickstoff erweiterte die Gitter der Nickel-Molybdän-Verbindung und erhöhte die Elektronendichte. Somit näherte sich eine relativ kostengünstige Substanz in ihrer elektronischen Struktur Edelmetallen an. Wenn diese Blätter zerknittert werden, kann ein Katalysator mit einer großen reaktiven Oberfläche erhalten werden.

Der neue Katalysator funktioniert fast so gut wie Platin. In seiner elektrokatalytischen Aktivität sucht es unter anderen Nichtedelmetallverbindungen seinesgleichen. Darüber hinaus ist der Prozess zur Herstellung von Nanoblättern einfach, skalierbar und für eine Vielzahl industrieller Anwendungen geeignet.

Obwohl der neue Katalysator nicht die endgültige und ideale Lösung für das Problem der ultrabilligen Wasserstoffproduktion ist, kann er dennoch die Kosten für Wasserstoffbrennstoff und Ausrüstung für seine Produktion erheblich senken.

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