Ob Verpackungen, Kunststoffe oder neue Werkstoffe – Herstellerinnen und Hersteller setzen zunehmend auf Holz als nachhaltigen Rohstoff. Doch wer neue holzbasierte Produkte entwickeln will, muss dessen Struktur und Eigenschaften gut kennen. Deshalb haben Forschende des Thünen-Instituts für Holzforschung und der Universität Hamburg eine neue Probenkapsel entwickelt, in der sie Naturmaterialien unter starker Röntgenstrahlung untersuchen können. Die Strahlung macht winzige dreidimensionale Strukturen in den Holzproben sichtbar – doch ohne Schutz würde sie die Proben zerstören.
Der Weg von der Idee bis zur Umsetzung war lang: Für ihre Untersuchungen reisten die Forschenden sieben Mal zu einer Synchrotron-Anlage – einer hochmodernen Einrichtung, die besonders leistungsstarke Röntgenstrahlen einsetzt. Die Messzeit dort ist kostbar und wird in 24-Stunden-Schichten vergeben, sodass Schlaf dort oft Nebensache ist. Hinzu kam der Corona-Lockdown: Lieferschwierigkeiten bei Bauteilen aus China, wiederholte Ausfälle von Mitarbeitenden durch falsch-positive Corona-Tests und eine insgesamt reduzierte Mannschaftsstärke erschwerten die Arbeit zusätzlich.
„Wir haben dort in langen Schichten und unter extremem Schlafmangel an Geräten gearbeitet, die mehrere Zehntausend Euro kosten – da kann schnell viel kaputt gehen, wenn man einen kleinen Moment unaufmerksam ist“, erzählt Martin Nopens, Wissenschaftler am Thünen-Institut für Holzforschung.
Nach fünf Prototypen ist es geschafft: Die neue rund zehn mal sechs Zentimeter große Probenkapsel ist bereit zum Einsatz. In ihrem Inneren bleiben Temperatur und Luftfeuchtigkeit während der Messung stabil, sodass die Proben unversehrt bleiben. Nun kann sie auch in anderen Forschungsfeldern eingesetzt zu werden, wie etwa in der Pharmazie oder Polymerforschung.
Für ihr Projekt konnten die Thünen-Forschenden ihre Proben am Deutsche Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg untersuchen – und erhielten dafür vor Ort tatkräftige Unterstützung von den Expertinnen und Experten des Helmholtz-Zentrums Hereon. Im Gegenzug verbleibt die neu entwickelte Probenkapsel an der Messeinrichtung für künftige Projekte. Übrigens genießen Forschende an Synchrotron-Einrichtungen weltweit eine Sonderstellung: Nach erfolgreicher Antragsstellung sind die Messungen für sie kostenlos. Die Industrie hingegen zahlt für die Messungen mehr als 1.000 Euro pro Stunde.
