Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

Utomjordisk framtid för extremt stark tråd

Forskare på RISE och KTH har utvecklat en metod där de kan tillverka ett extremt styvt och starkt biobaserat material av nanocellulosa. När tillverkningsprocessen skalats upp och blivit kommersiell blir användningspotentialen enorm. Både i jordnära prylar och kanske som egentillverkat urstarkt, lättviktsmaterial för människor som flyttat till mars.

Det som får stora träd som kan vara över 100 meter höga att stå upp kallas nanofibriller. Att nanofibrillerna, som består av cellulosa, är starka har vi vetat länge. Och genom att sätta samman fibrillerna på rätt sätt går det faktiskt att göra de mekaniska egenskaperna ännu bättre. 

I samarbete med Wallenberg Wood Science Center har forskare på RISE utvecklat en metod där man tillverkar fibrer av nanocellulosa. 

Hållbara material som absorberar energi

Det nya materialets viktigaste egenskaper är mekaniska. Det är styvt och eftersom de flesta konstruktioner, exempelvis flygplansvingar, baseras på styvhet finns det många användningsområden. Men fibern är också stark, vilket är viktigt i till exempel en vajer som inte får går av. 

– En tredje viktig egenskap är att materialet tar upp energi. Det gör att skulle kunna användas i till exempel skottsäkra västar, säger Daniel Söderberg,  föreståndare för Treesearch där RISE är en partner.

Grundmaterialet nanocellulosa finns redan i en av sportföretaget Asics modeller av löparskor och ersätter där plastmaterial som dämpande skum i mellansulan. 

Från bildelar till människodelar

Andra tänkbara användningsområden för det nya material är konstgjorda senor och ligament (exempelvis korsband) till människor och som ingrediens i specialkompositer för bildelar och sportartiklar.  

Men som med många andra nya material kommer det att krävas mer forskning, kunskap och teknikutveckling innan tillverkningsprocessen kan användas kommersiellt. 

– Produktionen kommer att bli billigare, men det kommer att ta tid. Jag brukar jämföra med plasten polyeten som togs fram på 1930-talet, men inte blev en massprodukt förrän på 1970-talet, säger Karl Håkansson. 

Men materialet har potential att bli mycket användbart även innan man nått dit. 

– Visionerna med nanomaterial bygger ofta på att det är något väldigt coolt. Med egenskaper som att de är lätta, starka, hållbara och ledande ska de lösa många problem. Utmaningen för alla som jobbar med nanomaterial är att sätta samman de små, små ”legobitarna” till något användbart, säger Daniel Söderberg. 

Och det har alltså forskarna bakom processen som omvandlar den nanofibrillära cellulosan (CNF) lyckats med. Tillverkningen sker i en flödescell där två vattenströmmar snabbt riktas från var sitt håll mot en tredje vattenström. Vattnets rörelser gör att fibrillerna lägger sig i samma riktning. Genom att samtidigt sänka pH-värdet får man dem att fästa vid varandra. Resultatet blir ett filament i form av en gel. 

– Den stora fördelen med vårt filament är att det har en kombination av mekaniska egenskaper som överträffar andra biobaserade material, sammanfattar Karl Håkansson.

Tillverkning på Mars?

Framtidsvisionen om tillverkning på Mars låter kanske som science fiction, men det finns faktiskt redan människor som planerar att flytta till planeten. Det nederländska projektet Mars One vill skicka 100 utvalda personer till planeten 2024 och 2026. SpaceX har liknande planer, liksom Nasa och rymdorganen i Ryssland och Kina. 

Och om människor lyckas bosätta sig på mars måste de ju ha något att äta: alltså odla i växthus i kapseln de bor i eller utomhus om det är möjligt (och ätligt).  

– Och i växterna kommer det att finnas nanocellulosa som det går att tillverka saker av. Då slipper man väldigt dyr import från jorden, konstaterar Daniel Söderberg.