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- W3048448425 abstract "Abgesehen von seiner guten CO2-Bilanz zeichnet sich Holz als Material durch seine sehr guten spezifischen mechanischen Eigenschaften aus. Dafür ist im Wesentlichen die besondere hierarchische Struktur von Holz verantwortlich, da Holz ein Komposit aus Polymeren ist, die deutlich schlechtere spezifische mechanische Eigenschaften als Holz haben. Der Zusammenhang zwischen der Struktur und der spezifischen Steifigkeit und Festigkeit ist auf fast allen hierarchischen Ebenen bereits gut verstanden. Anders sieht das bei der Bruchzähigkeit aus, insbesondere auf kleinen hierarchischen Strukturebenen. Daher wurde in dieser Arbeit untersucht, wie die Bruchzähigkeit der Holzellwände von ihrer Mikrofibrillen-Matrix-Struktur abhängt. Dazu wurden TEM-Bilder von Tracheid-Zellwänden von Kiefer-Spätholz (pinus sylvestris) aufgenommen und anschließend in-situ REM- sowie TEM-Bruchversuche mit ihnen durchgeführt. Diese Experimente wurden mit thermisch und mit DMDHEU (Dimethylol-dihydroxy-ethylene-urea) modifiziertem Kiefernholz wiederholt, um den Effekt der durch diese Holzmodifizierungen veränderten molekularen Holzstruktur auf die Bruchzähigkeit der Zellwände zu untersuchen. Es wurde beobachtet, dass der Winkel zwischen den Mikrofibrillen und der Zelllängsachse (Mikrofibrillenwinkel) nicht nur - wie in dem etablierten Zellwandstrukturmodell - eine Komponente tangential zur Zellwand hat, sondern auch eine radiale Komponente. Diese spezielle Mikrofibrillenanordnung hat Risse zu und dann im Zick-Zack entlang der Grenzfläche zwischen den Zellwandschichten S1 und S2 gelenkt und dabei haben fortlaufend bruchzähigkeitssteigernde Mechanismen stattgefunden. Die Holzmodifizierungen haben diese Mechanismen beeinträchtigt. Demnach werden Risse in naturbelassenem Holz zu und entlang einer bruchzähen Grenzfläche geleitet. Es wird vorgeschlagen, dass dies eine Strategie in der Natur zur Erhöhung der Bruchzähigkeit der Holzzellwände ist. Sie könnte von der Natur abgeschaut werden, indem die besondere Mikrofibrillen-Matrix-Struktur der Holzellwände in Faserverbundwerkstoffen nachgeahmt wird, nicht nur um gezielt ihre Bruchzähigkeit zu verbessern, sondern auch um ihre Schwachstelle vorherbestimmen und kontrollieren zu können." @default.
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