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SYBP: Biologie und Physik

SYBP 3: POSTER

SYBP 3.2: Poster

Thursday, March 30, 2000, 15:00–18:00, D

Struktur und Mechanik von Holz — •Helga Lichtenegger¹, Jörg Färber¹, Alexander Reiterer¹, Stefanie Tschegg² und Peter Fratzl¹ — ¹Erich Schmid Institut für Materialwissenschaft der Österreichischen Akademie der Wissenschaften & Institut für Metallphysik der Montanuniversität Leoben — ²Instiut für Meteorologie und Physik, Universität für Bodenkultur, Wien

Holz ist ein Material mit hoher Festigkeit bei gleichzeitig äußerst geringer Dichte. Grund dafür ist sein zellulärer Aufbau und die intelligente Anpassung an mechanische Erfordernisse auf allen hierarchischen Strukturebenen. Auf der untersten Ebene im Nanometerbereich ist die Holzzellwand ein Verbundwerkstoff aus Zellulosefibrillen und einer Hemizellulose-Lignin-Matrix, wobei der Kippwinkel der Zellulosefibrillen gegen die Längsachse der röhrenförmigen Holzzellen innerhalb ein und desselben Baumes stark variiert. Zugversuche ergaben, daß kleine Kippwinkel eine hohe Steifigkeit der Zellwand bei gleichzeitig niedriger Dehnbarkeit zur Folge haben, während bei hohem Winkel genau umgekehrte Verhältnisse vorliegen [1]. Interessanterweise findet man hohe Winkel auch genau dort, wo hohe Flexibilität gefordert ist, nämlich in jungen Bäumen und vor allem in Astholz. Dies legt die Vermutung nahe, daß der Grund dafür in einem Optimierungsprozeß zu finden ist, bei dem durch Variation des Kippwinkels der Zellulosefibrillen gezielt optimale mechanische Eigenschaften eingestellt werden.

[1] A. Reiterer, H. Lichtenegger, S. E. Tschegg, P. Fratzl Phil. Mag. A 79 (1999) 2173-2184.