Biocarb-K: Biobasierte Carbonwerkstoffe und Keramiken

Ausgangssituation

Die Herausforderung für das 21. Jahrhundert ist es, einen reibungslosen Übergang von fossilen Rohstoffen auf erneuerbare Energien und nachwachsende Rohstoffe zu bewerkstelligen. Der notwendige Rohstoffwandel erfordert auf dem Gebiet der Werkstoffentwicklung eine Neuorientierung. In der Mobilität und auch in der Energietechnik sind Hochleistungs-Leichtbaukomponenten wie Fahrzeug- und Flugzeugbauteile, Windkraftrotoren, Isolierungen sowie Elektroden- und Energiespeichermaterialien erforderlich.
In all diesen Bereichen spielen Carbonwerkstoffe aufgrund ihrer Eigenschaften wie hohe mechanische Festigkeit, geringes spezifisches Gewicht, Hochtemperaturbeständigkeit und chemische Resistenz eine zentrale Rolle. Spezialanwendungen finden sich in der Raumfahrtindustrie und im Motorsport auf Basis von carbonfaserverstärkten Keramiken und Kohlenstoffen, sowie in poröse/aktivierte Kohlenstoffe in Energiespeichermaterialien und Schadstofffiltern.

Ziele/Herausforderung

Entwicklung von innovativen, zukunftsweisenden Verfahren und Materialien zur Herstellung von Carbonfasern, porösen Carbonmaterialien und Keramiken auf Basis von biogenen Rohstoffen wie Lignin und Cellulose. Cellulose und Lignin sind die in der Natur am häufigsten vorkommenden nachwachsenden Rohstoffe und werden im Fall von Lignin nur zu ca. 2% stofflich genutzt.

(geplante) Ergebnisse/Nutzen

Folgende Projektergebnisse wurden erzielt:

• Erfolgreiche Prozess- und Materialentwicklung zum Verspinnen von Lignincompounds mittels Schmelzespinnverfahren.
• Herstellung von cellulosebasierten Kohlefasern durch kontinuierliche Imprägnierung, Stabilisierung und Carbonisierung von Cellulosefilamenten mit einem konkurrenzfähigen Eigenschaftsprofil im Vergleich zu PAN-basierten Kohlefasern.
• Erfolgreiche Herstellung von cellulosebasierten, porösen Kohlenstoffmaterialien mit Oberflächen bis zu 3.200 m²/g für Superkondensatoren und Elektroden in Energiespeichern. Die hergestellten Testzellen vereinen die Vorteile von Kondensatoren und Batterien, d.h. sie können schnell geladen werden und dennoch hohe Energien speichern.
• Erteilung eines Patents zur Herstellung von Siliziumcarbid-Keramiken auf Basis der beim Kompetenzzentrum Holz entwickelten Materialien und Verfahren.

Eckdaten

• Förderprogramm: IWB 2014-2020 (EFRE, Land OÖ)
• Projektlaufzeit: 09/2015 – 12/2021

Projektleitung

• Wood K plus

Projektpartner:innen

• JKU ZONA (Zentrum für Oberflächen- und Nanoanalytik)

Dr. Christoph Unterweger
Tel.: +43 732 2468-6758
E-Mail: c.unterweger@wood-kplus.at