Schärfer und härter als Stahl: Forschende stellen innovative Holzmesser her

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Forschende einer US-amerikanischen Universität haben aus Holz Messer und Nägel hergestellt, die in ihren Eigenschaften Produkten aus Stahl in nichts nachstehen.

Holz ist ein Naturbaustoff, der viel mehr kann als bisher angenommen
Forschende der Universität in Maryland haben einen Prozess entdeckt, der es erlaubt, den Naturbaustoff Holz härter zu machen als Stahl. Foto: Symbolbild / gettyimages

Wissenschaftler*innen haben einen Prozess entwickelt, mit dem sie Holz verändern können – der nachwachsende Rohstoff wird dadurch deutlich härter und dichter.

Alternative zu Stahl und Plastik

Somit ist es möglich, aus Holz scharfe Messer herzustellen oder sehr widerstandsfähige Nägel. Auf einigen speziellen Einsatzgebieten könnten die Holzprodukte bald konventionellen Produkten aus etwa Stahl Konkurrenz machen.

Federführend an dem Projekt beteiligt ist Materialforscher Teng Li von der Universität in Maryland. Die Ergebnisse haben Li und sein Team vergangene Woche unter dem Titel „Gehärtetes Holz als erneuerbare Alternative zu Stahl und Plastik“ in dem Journal Matter publiziert.

Härter und schärfer als herkömmliche Messer

In einer begleitenden Pressemitteilung der Universität heißt es zu den Vorteilen des Holz-Bestecks, dass es nicht unter hohem Einsatz von Energie hergestellt werden müsse – wie es beispielsweise für das Schmelzen und Pressen von Stahl notwendig sei.

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Dazu sind die Holzversionen den Stahlproduktionen zumindest bei Messungen unter dem Mikroskop wohl sogar überlegen: 23-fach härter und dreimal so scharf sollen die Messer von Li und seinem Team sein.

Sogar Nägel aus Holz sind möglich

In der Pressemitteilung wird Li wie folgt zitiert: „Unser Messer schneidet spielend durch ein Steak, das medium bis well done gegart wurde. Es verhält sich dabei ganz ähnlich wie ein herkömmliches Messer.“ Im Anschluss könne es dann einfach geputzt und weiterverwendet werden.

In einer weiteren Demonstration haben die Forschenden gezeigt, dass sie auch Holznägel herstellen können, die ähnlich spitz sind wie Nägel aus Stahl. Zudem würden sie einige bessere Materialeigenschaften aufweisen, weil sie nicht rosten könnten.

Der Anteil an Zellulose wird erhöht

Den Rohstoff Holz zu bearbeiten, um ihn haltbarer und widerstandsfähiger zu machen, ist dabei nicht neu. Bisher wird Holz in der Regel bedampft und in Form gepresst. Doch seine Form würde das Holz als Naturprodukt dann weder vollständig noch allzu lange behalten.

Dabei würde Zellulose, also das Baumaterial, aus dem Holz besteht, laut Li ein viel besseres Verhältnis von Stärke zu Dichte aufweisen als andere Baumaterialen wie Keramik, Metall oder Kunststoff. „Wie wir aber bislang Holz nutzen, lässt die Potenziale des Stoffs brachliegen“, sagt Li. Was daran liege, dass Holz in seinem natürlichen Zustand nur ungefähr zur Hälfte aus Zellulose bestehe, der Rest sei Hemicellulose und Lignine.

Zwei Schritte sind notwendig, um das harte Holz herzustellen

Für die Härtung entfernen Li und sein Team deshalb diese Bestandteile und erhöhen somit den Anteil der Zellulose im Holz. Doch weil die Lignine als eine Art Gerüst fungieren, wird das Holz dann erstmal weich und flexibel. Um es zu härten ist ein zweiter Schritt notwendig: Dabei pressen sie das Holz unter Hitze und tauchen es anschließend in heißes Öl. Dadurch wird es haltbar, sehr dicht, außerdem verdampft das restliche Wasser. Danach lässt sich das Holz zuschneiden und schärfen – je nach Wunsch und Einsatzzweck.

Lange Lebensdauer

Insgesamt sei die Herstellung ihres besonders harten Holzes energiesparender als vergleichbare Stahlprodukte und habe somit weniger Einfluss auf die Umwelt. Zum Vergleich: Im ersten Schritt werde laut Pressemitteilung Wasser auf ungefähr 100 Grad Celsius erhitzt, während für die Keramikproduktion Materialen einige Tausend Grad Celsius haben müssten. „Unsere Messer können dann viele Male eingesetzt werden, wenn man sich gut um sie kümmert und sie regelmäßig geschärft werden“, sagt Li.

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