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Holz-Phasenwechsel-Komposite für intelligentes Wärmemanagement
Ein chinesisches Forschungsteam kombiniert delignifiziertes Holz mit n-Octadecan und funktionalen Oberflächenbeschichtungen. Die Studie zeigt, wie Wachsöl und Polyurethan das thermische Verhalten biobasierter Phasenwechselmaterialien gezielt steuern und neue Wege für nachhaltiges Temperaturmanagement eröffnen.
Delignifiziertes Holz (DLW) rückt aufgrund seiner hierarchisch porösen Struktur zunehmend in den Fokus als nachhaltiges und robustes Trägergerüst für Phasenwechselmaterialien (Phase Change Materials, PCMs). Ein Forschungsteam aus China hat auf dieser Basis ein multifunktionales Holzkomposit entwickelt. Dabei wurde n-Octadecan mittels Vakuumimprägnierung in DLW- sowie in delignifizierte und hemicellulosefreie Holzmatrices (DHLW) eingebracht und anschließend mit Holzwachsöl oder Polyurethan beschichtet.
Das n-Octadecan/DLW-Komposit erreichte eine optimale Phasenwechselenthalpie von 165 J/g bei einer Übergangstemperatur zwischen 25 und 30 °C, die im menschlichen Komfortbereich liegt. Die Entfernung der Hemicellulose beeinträchtigte hingegen die strukturelle Integrität des Holzgerüsts und führte zu einer Reduktion der latenten Wärme um 19 %.
Lesetipp: Holzbeschichtung
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Beschichtung als entscheidender Faktor
Die Oberflächenbeschichtung erwies sich als zentraler Stellhebel für die thermische Leistung des Komposits. Holzwachsöl steigerte die Enthalpie durch einen hydrophoben Versiegelungseffekt um 20 % auf 197,2 J/g. Die Polyurethan-Beschichtung hingegen bewirkte aufgrund ihrer räumlichen Behinderung eine Reduktion um 39 %. Analysen zur thermischen Stabilität bestätigten die praktische Einsatztauglichkeit der Komposite mit Zersetzungstemperaturen von über 220 °C.
Die Studie verdeutlicht die synergetische Beziehung zwischen Substrat, Komponente und Grenzfläche in biobasierten PCMs. Sie liefert damit einen neuen Ansatz für die Entwicklung intelligenter temperaturregulierender Hölzer und nachhaltiger Materialien für das Wärmemanagement in Gebäuden und technischen Anwendungen.
Quelle: Zhu, X. et al. Interfacial engineering of delignified wood phase-change composites: synergy between vacuum impregnation and surface coating for intelligent thermal management. J. Coat. Technol. Res. 23, 2753–2762 (2026).
