Es werden Beiträge zum Material- und Werkstoffverständnis vom makroskopischen bis hin zum Nanometerbereich erarbeitet. Die Erkenntnisse sollen eine wertschöpfende Verwertung der Ressource Holz in allen Phasen der Nutzungskette sowie eine Übertragung der biologischen Bildungs- und Funktionsprinzipien in die Technik ermöglichen.

Zusammenhang zwischen dem Feingefüge des Holzgewebes und der Holzzellwand im Mikro- und Nanometerbereich und den mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Holz
Die Struktur der verholzten Zellwand im Makro-, Mikro- und Nanometerbereich hat grosse Bedeutung für die Eigenschaften von Holz sowie die Stabilität des Baumes. Bis jetzt wird diese Struktur noch nicht bis ins kleinste Detail verstanden. Insbesondere gibt es eine Diskussion über die Anordnung der chemischen Hauptkomponenten - Zellulosefibrillen und Lignin-/Hemizellulose-Matrix - in den verschiedenen Zellwandschichten von Nadelholztracheiden und Laubholzfasern. Studien der Gruppe Holzwissenschaften und Biomimetik zielen auf ein besseres Verständnis des Zusammenhangs zwischen der Feinstruktur von Holzzellwänden sowie deren Funktionen im lebenden Baum.
Kontakt: Tanja Zimmermann

Holzzersetzende Pilze verbessern akustische Materialeigenschaften von Holz
Die Qualität Holz für den Bau von Musikinstrumenten (Klangholz) wird massgeblich durch seine physikalischen Eigenschaften bestimmt. Sehr gut geeignet ist Holz mit geringer Dichte, hoher Schallgeschwindigkeit und hoher Biegesteifigkeit. Denn dadurch verbessern sich die Resonanzeigenschaften des Musikinstruments und die Klangabstrahlung steigt. Ziel unserer Forschungen ist es, die Materialqualität von Klangholz zu verbessern, in dem es unter bestimmten Umgebungsbedingungen durch aufgesuchte Pilze bewachsen wird. Diese Pilze unterscheiden sich von den bekannten holzabbauenden Pilzen dadurch, dass sie zwar die Dichte des Holzes reduzieren, nicht aber die Ausbreitung von Schallwellen behindern oder die feste Holzstruktur zerstören. Wir entwickeln und optimieren die Behandlungsverfahren für die Pilzmodifikation von Fichten- und Ahornholz und ermitteln die Faktoren, die für die Materialqualität entscheidend sind: Gewichtsverlust, Schallgeschwindigkeit, Biegesteifigkeit, Eigenfrequenzen und weitere physikalische Materialeigenschaften. Auf der Grundlage eines patentierten Verfahrens, ist geplant, eine Prototyp-Geige aus pilzbehandeltem Holz zu bauen.
Kontakt: Francis Schwarze

Nutzung von nanoskaligen Cellulosefibrillen in Holzklebstoffen
Nanoskalige, aus Holzzellstoff gewonnene Cellulosefibrillen werden in Holzklebstoffe eingearbeitet, um deren Verarbeitungs- und Verklebungseigenschaften zu verbessern und damit geklebte Holzverbindungen leistungsfähiger und sicherer zu machen. Bei 1K-PUR-Systemen soll der Einsatz von Cellulosefibrillen eine Stabilisierung der Polymermatrix selbst als auch eine wesentliche Verbesserung des adhäsiven Bereichs, d.h. in der Uebergangszone zwischen dem Holz und dem Klebstoff bewirken. Bei wässrigen Dispersionsklebstoffen soll analysiert werden, ob die Cellulosefibrillen als Schutzkolloide dispergiertes PVAC stabilisieren und dabei gleichzeitig die Verarbeitungseigenschaften sowie die Verklebungsqualität, insbesondere die Feuchte- und Temperaturbeständigkeit verbessern. Die Projektarbeiten sehen Optimierungen im Herstell- und Verarbeitungsverfahren der Fibrillen und Fibrillen-Polymergemische vor, aus denen Empfehlungen für die Errichtung einer Pilotanlage abgeleitet werden. In der Projektierung werden die verfahrenstechnischen, wirtschaftlichen und energetischen Aspekte für eine industrielle Umsetzung ausgewiesen.
Kontakt:  Tanja Zimmermann

Verbesserung der Wegsamkeit von Fichtenholz durch Pilzbehandlung
Verschlossene Hoftüpfel des Fichtenholzes sind dafür verantwortlich, dass die Behandlung mit Imprägnier- und Holzschutzmitteln als Massnahme zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen einen Holzabbau durch Mikroorganismen schwierig und aufwendig ist. Könnten die Hoftüpfel nachträglich wieder geöffnet werden, so liesse sich das Holz viel einfacher imprägnieren. Mit dem Pilz Physisporinus vitreus, einem Weissfäuleerreger, haben wir einen holzabbauenden Pilz gefunden, der als erstes die verholzten Membranen der Hoftüpfel abbaut, bevor er die für die Holzfestigkeit verantwortlichen Zellwände zersetzt. Derzeit verfeinern wir die Wachstums und Besiedlungsbedingungen für den Pilz und bereiten die Umsetzung des patentierten Verfahrens für biotechnologische Zwecke in einer Pilotanlage vor.
Kontakt: Francis Schwarze