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Weiche Materie Poster: Do., 13:00–15:30 D-P334
Nasses und trockenes Holz — zwei sehr verschiedene Materialien
Ingo Grotkopp 1 , Klaas Kölln 1 , Henrik Lemke 1 , Martin Dommach 2 , Sergio
S. Funari 2 , Richard Davies 3 , Manfred Burghammer 3 , Martin Müller 1
1 Institut für Experimentelle und Angewandte Physik, Universität Kiel, 24098 Kiel –
2 HASYLAB bei DESY, Notkestr. 85, 22603 Hamburg – 3 ESRF, B. P. 220, F-38043
Grenoble Cedex, Frankreich
Durch den Wassergehalt von Holz lassen sich die mechanischen Eigenschaften von Holz
drastisch ändern. Bei nassem Holz, wie es ja auch der Baum verwendet, sind sowohl der
Elastizitätsmodul als auch die Bruchfestigkeit niedriger als bei trockenem oder leicht
feuchtem Holz, wie wir es als Konstruktionsmaterial einsetzen. Auf mikroskopischer
Ebene sind die Mechanismen, die zu diesen großen mechanischen Unterschieden führen,
noch nicht bekannt.
Seit vielen Jahren wird Röntgenstreuung zur Untersuchung der Mikro- und Nanostruktur
von Holz eingesetzt; u. a. können die Gitterkonstanten der kristalline Zellulose–
Mikrofibrillen und deren Orientierungsverteilung bestimmt werden. Es ist auch ein
direkter Zugang zum sogenannten Mikrofibrillenwinkel (MFA) möglich, der als der
Steigungswinkel der helikalen Anordnung der Mikrofibrillen in der Zellwand in Bezug
auf die longitudinale Zellachse definiert ist. An Synchrotronstrahlungsquellen mit ihrer
hohen Brillanz können Mikrostrahlen in den Streuexperimenten verwendet werden, die
eine mikroskopische Ortsauflösung und damit Abrastern ermöglichen.
Wir kombinieren Streckexperimente an Nadelholz (Fichte und Kiefer) in situ mit Röntgendiffraktion.
Mit einer neuartigen Probenumgebung können wir den Wassergehalt der
Proben kontrollieren. Dünne Holzfolien wurden am HASYLAB (A2) untersucht, einzelne
Holzzellen am ESRF (Mikrofokus–Beamline ID13), um auch den Einfluß des Zellverbandes
zu ermitteln. Unsere Ergebnisse erlauben es, erstmals ein mikroskopisches
Modell für die unterschiedlichen Verformungsmechanismen in trockenem und nassem
Holz zu entwickeln. Hierin spielt die weiche Matrix aus ungeordnetem und für Wasser
zugänglichen Material, in die die Mikrofibrillen im Sinne eines Verbundmaterials
eingebettet sind, eine entscheidende Rolle.