Baumaterialien wie Insektenpanzer

Carl Zeiss Stiftung

2021 - 2026

Chitin ist der Hauptbestandteil des Exoskeletts von Insekten, Spinnen und Krustentieren und sorgt beispielsweise dafür, dass Insektenpanzer sowohl robust als auch flexibel sind. Eine Forschergruppe um Prof. Sabine Laschat von der Universität Stuttgart will mit einem wasserbasierten Verfahren aus Chitin und seinen Derivaten Materialien entwickeln, die sich für spezielle Anwendungen in der Bauindustrie eignen und dort den Energieverbrauch nachhaltig senken sollen. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert das Projekt mit rund zwei Millionen Euro im Rahmen ihrer Förderlinie "Perspektiven".

Das Polymer Chitin ist in der Natur weit verbreitet und verfügt über faszinierende mechanische und optische Eigenschaften, die auch technisch nutzbar gemacht werden möchten. Chitin-basierte Materialien wären besonders attraktiv, weil sie hydrophob sind und daher im Gegensatz zu zellulosebasierten Materialien kein Wasser aufnehmen können, was sie resistent gegen Schimmel macht. Darüber hinaus werden sie durch chemische Modifikation feuerfest, sind mechanisch sehr robust und im Gegensatz zu synthetischen Polymeren kompostierbar. 

Allerdings steckt die technische Nutzung von Chitin noch in den Kinderschuhen, da sich das Polymer bisher nur schwer in einer Lösung modifizieren (verarbeiten) lässt. Vor diesem Hintergrund zielt das Projekt "Chitinfluid - Chitin als Ressource für multifunktionale Materialien mittels wasserbasierter komplexer Flüssigkeiten" auf die einfache wasserbasierte Verarbeitung von Chitin und seinen Derivaten zu intelligenten Materialien. Diese sollen zunächst in speziellen Anwendungen im Bausektor zum Einsatz kommen, um den enormen Energie- und Ressourcenverbrauch sowie die hohen CO2-Emissionen in dieser Branche einzudämmen. Darüber hinaus sind chitinhaltige Hybridmaterialien als photonische Materialien (z.B. als Ersatz für Effektpigmente) oder in Faserverbundwerkstoffen als Ersatz für Kohlenstofffasern denkbar. Davon könnten die Automobilindustrie und viele andere Branchen profitieren.

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Bioökonomie BW

Meldungen Universität Stuttgart

• Prof. Sabine Laschat (Sprecherin, Institut für Organische Chemie): Chemoenzymatische Synthese organischer Funktionsmoleküle (ionische Flüssigkristalle, Kohlenhydrate)
• Prof. Hanaa Dahy (Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen): Baumaterialien, Komponentenentwicklung, Nachhaltigkeit 
• Prof. Harald Garrecht (Institut für Werkstoffe im Bauwesen & Materialprüfungsanstalt): Werkstoffe im Bauwesen, Spezialbetone 
• Prof. Frank Giesselmann (Institut für Physikalische Chemie, IPC): Soft Matter, Lyotrope Flüssigkristalle
• Apl. Prof. Dr. Thomas Sottmann (IPC): Komplexe Fluide, Herstellung poröser biobasierter Materialien.
• Dr. Linus Stegbauer (Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik und Plasmatechnologie, IGVP): Chemie bioinspirierter Strukturmaterialien.
• Prof. Ingrid Weiss (Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme): Chitin-Biosynthese & Biomodifikation.