Leuchtende Materialien spielen bei Sensoren, Sicherheitsmarkierungen oder dekorativen Oberflächen eine wichtige Rolle. Bisher basieren sie jedoch oft auf petrochemischen Ausgangsstoffen oder lassen sich nur mit aufwendigen Rezepturen drucken. Ein Forschungsteam um die Northeast Forestry University in Harbin zeigt nun, dass sich auch Holz in eine wasserbasierte 3D-Drucktinte mit Nachleuchteffekt verwandeln lässt.

Nachleuchten aus der Holzstruktur

Die Forschenden modifizierten Holzpulver chemisch mit Carboxylgruppen. Dadurch veränderten sie die innere Struktur von Cellulose und Lignin so, dass das Material Licht länger speichern und bei Raumtemperatur wieder abgeben kann. Dieses Nachleuchten heißt Phosphoreszenz. Gleichzeitig wurde die Tinte so eingestellt, dass sie sich per Direct Ink Writing drucken lässt, also durch eine Düse präzise Schicht für Schicht aufgetragen wird. Aus der Tinte entstanden komplexe 3D-Formen mit sichtbarem Nachleuchten. Unter feuchten Bedingungen nahm das Nachleuchten ab, nach dem Trocknen kehrte es zurück. Das Verfahren funktionierte zudem mit rund zehn weiteren Hölzern.

Weniger fossile Hilfsstoffe mehr Spielraum für Anwendungen

Für die Bioökonomie ist vor allem die Materialstrategie interessant. Viele druckbare Holzwerkstoffe mischen Holz bislang mit Kunststoffen wie PLA, PE oder PVC oder greifen auf isolierte Holzbestandteile zurück. Hier bleibt das natürliche Holzgerüst weitgehend erhalten und wird gezielt chemisch angepasst. Das spart petrochemische Zusatzstoffe und ermöglicht eine wasserbasierte Formulierung. Die Autorinnen und Autoren berichten zudem von einer günstigen Umweltbilanz. Die globale Erwärmungswirkung der Tinte lag in ihrer Analyse bei 12,03 Kilogramm CO2-Äquivalent und damit deutlich unter zwei Vergleichssystemen für holzbasierte 3D-Drucktinten. Die beteiligte Universität nennt als mögliche Einsatzfelder Architektur und Innenraumgestaltung, smarte Sensorik sowie fälschungssichere Markierungen. Noch ist das Material ein Laborbeispiel. Für den Einsatz im Alltag muss sich zeigen, wie stabil Druckbild, Leuchteffekt und mechanische Eigenschaften unter realen Bedingungen bleiben.

ag