Bioforte-Holz übertrifft die Festigkeit von Edelstahl

Fortschrittliche Materialien

Redaktion der Website für technologische Innovationen – 1. August 2025

Oben eine Illustration der Entstehung fossilen Holzes, die als Inspiration für das neue Verfahren diente. Unten die Strategie des Projekts zur Herstellung des neuen Bioforte-Holzes mithilfe eines biomechanochemischen Prozesses. [Bild: Ziyang Lu et al. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Bioforte Holz

Inspiriert von den natürlichen Prozessen, die zur Entstehung fossilen Holzes führen, haben Wissenschaftler aus Spanien und China eine neue Art von Holzwerkstoff entwickelt, der eine bemerkenswerte strukturelle Leistung erreicht, die der des besten Stahls überlegen ist.

Nach sorgfältiger Auswahl der richtigen Kombination aus mechanischen, chemischen und biologischen Behandlungen konnte das Team die innere Struktur des Holzes verändern und so eine mechanische Widerstandsfähigkeit erreichen, die über der von Edelstahl liegt.

Das Verfahren lässt sich auf verschiedene Holzarten anwenden. Damit schafft die Technik eine neue Grundlage für die Entwicklung von biologischen Hochleistungsmaterialien, die fossile Materialien (wie duroplastische Harze oder Hochleistungsthermoplaste) ersetzen könnten, die sich aus ökologischer und sozialer Sicht als problematisch erweisen.

Teile, die heute typischerweise aus Metall bestehen, wurden aus dem neuen Holz präzise gefertigt. [Bild: Ziyang Lu et al. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Das neue Holzwerkstoff wurde von seinen Entwicklern „Biostrong Wood“ genannt.

„Holz ist eines der am leichtesten zugänglichen biologischen Materialien, wird aber außerhalb seiner konventionellen Verwendung für Hochleistungsanwendungen noch nicht ausreichend genutzt“, kommentierte Professor Erlantz Lizundia von der Universität des Baskenlandes. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass es möglich ist, Materialien mit sehr hoher mechanischer Leistung zu gewinnen, die wiederum wirtschaftlich rentabel sind und die Möglichkeit bieten, Kohlenstoff zu binden.“

Der rote Stern in der Grafik links zeigt die Festigkeit von Bioforte-Holz im Vergleich zu anderen Materialien. Rechts: Details des neuen, superstarken Holzes. [Bild: Ziyang Lu et al. - 10.1126/sciadv.ady0183]

Holz ist Edelstahl überlegen

Um die Molekularstruktur der holzbildenden Komponenten neu zu konfigurieren, verwendete das Team holzfressende Pilze in Kombination mit mechanischen und chemischen Behandlungen.

Neben der hohen mechanischen Belastbarkeit des Holzes konnte auch dessen Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeit, hohen Temperaturen und extremen Thermoschockereignissen (beispielsweise von -196 ºC auf 120 ºC) erhöht werden.

Darüber hinaus stellten die Forscher bei der Analyse der Zugfestigkeit – der maximalen Spannung, der ein Material standhalten kann, bevor es bricht – fest, dass diese 539 Megapascal erreichte und damit höher ist als die von Edelstahl (SAE 304), einer Legierung aus äußerst seltenen, teuren und potenziell giftigen Materialien wie Chrom und Nickel. Dieser Wert ist auch höher als der von verdichtetem Holz, dessen Festigkeit bereits die von Metallen übertroffen hatte .

Zwar sind noch weitere Experimente nötig, um die Prozesse zu skalieren und sie an anderen Arten natürlicher Materialien zu testen, doch stellen die Fortschritte des Teams einen bedeutenden Schritt vorwärts bei der Entwicklung kreislauffähiger und nachhaltiger Materialien dar, die nicht erneuerbare und umweltschädliche Materialien ersetzen könnten, die derzeit in vielen strukturellen Anwendungen verwendet werden.

• Superhartes Holz übertrifft Stahl und ist Titan ebenbürtig

Weitere Neuigkeiten zu:

Weitere Themen