Was haben Wasserfilter, Wundauflagen und Sensoren gemeinsam? In all diesen Produkten stecken oft hauchdünne Polymerfasern, die mithilfe des sogenannten Elektrospinnens hergestellt werden. Dieses Verfahren liefert extrem feine Fasern, doch bisher hat es einen Haken: Die dafür benötigten Lösungsmittel sind häufig giftig, flüchtig oder umweltschädlich. Ein Forschungsteam der TU Freiberg zeigt nun, dass es auch anders geht.

Grüne Chemie für feine Fasern

Im Zentrum der Studie steht Celluloseacetat, ein biobasierter Kunststoff, der aus pflanzlicher Cellulose gewonnen wird. Er ist gut formbar und vielseitig einsetzbar. Um ihn zu verarbeiten, greifen viele Hersteller jedoch auf problematische Chemikalien wie Dichlormethan oder Dimethylformamid zurück. Die Forschenden haben stattdessen ein neues, „grünes“ Lösungsmittelsystem entwickelt – eine Mischung aus Dimethylcarbonat (DMC) und Dimethylsulfoxid (DMSO). Beide Stoffe gelten als vergleichsweise umweltfreundlich und sind industriell verfügbar.

Durch geschicktes Variieren des Mischungsverhältnisses gelang es, die Spinnbarkeit der Lösung deutlich zu verbessern. Während reines DMC zu instabilen Prozessen und ungleichmäßigen Fasern führte, sorgte der Zusatz von DMSO für eine stabile Faserbildung und gleichmäßige Strukturen.

Maßgeschneiderte Eigenschaften für nachhaltige Produkte

Besonders spannend: Die Mischung beeinflusst nicht nur den Herstellungsprozess, sondern auch die Eigenschaften der Fasern selbst. Ein höherer DMSO-Anteil erzeugt glatte, dünnere und mechanisch belastbarere Fasermatten. Gleichzeitig steigt der Kristallinitätsgrad des Materials, was die Zugfestigkeit verbessert. So lassen sich die Materialeigenschaften gezielt an unterschiedliche Anwendungen anpassen, von Filtern über medizinische Textilien bis hin zu Verpackungsmaterialien.

Die Studie zeigt, wie biobasierte Materialien nachhaltig und zugleich leistungsfähig hergestellt werden können. Sie entstand im Rahmen des Projekts NanoMatFutur und wurde vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.

hb