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Dieser Sonderforschungsbereich wird von der Technischen Universität Darmstadt geleitet. Daran ist auch Markus Gallei, Professor für Polymerchemie der Universität des Saarlandes, beteiligt.
Papier ist eines der am häufigsten verwendeten Materialien. Es kommt aber nicht nur in Büchern und als Verpackung im allgegenwärtigen Versandhandel zum Einsatz. „Über diese Standardanwendungen für den Massenmarkt hinaus, bei denen Papier als Trägermaterial dient, könnten die einzigartigen Eigenschaften von Papier eine Vielzahl neuer Anwendungsszenarien inspirieren, die weit über die derzeitigen Papieranwendungen hinausgehen“, erläutert Markus Gallei, Professor für Polymerchemie an der Universität des Saarlandes. Dazu könnten zum Beispiel der Einsatz als Leichtbaumaterial, der Bau von Hightech-Sensoren in der Medizin sowie 4D-gedruckte, papierbasierte Roboter („Paperbots“) gehören.
Papier hat dabei einen weiteren, entscheidenden Vorteil: Es wird in großem Maßstab aus nachwachsenden Rohstoffen, vor allem Holz, hergestellt. „Papier weist eine der höchsten Recyclingquoten auf und die meisten Papiermaterialien zersetzen sich vollständig, wenn sie in die Umwelt gelangt. Diese Kombination aus biologischem Ursprung und vollständiger biologischer Abbaubarkeit macht Papier zu einem der nachhaltigsten Materialien, die heute verwendet werden“, nennt Markus Gallei weitere Vorteile des omnipräsenten Materials.
Allerdings ist der Zusammenhang zwischen der chemischen und der geometrischen Struktur von Papier noch nicht ausreichend verstanden, sodass es nicht möglich ist, das Eigenschaftsprofil von Papier ausreichend zu steuern, um diese Visionen zu verwirklichen. Einer der Gründe ist die Komplexität der zugrundeliegenden Cellulosefasern (siehe Abbildung) und deren Zusammenspiel im Verbund als Papier.
Nur durch das Verständnis, wie die Struktur von Papier dessen Eigenschaften beeinflusst, wird es möglich sein, funktionale, maßgeschneiderte papierbasierte Materialien zu entwickeln, um die derzeitige Nutzung von Papier zu erweitern sowie völlig neue oder aufkommende Anwendungsbereiche weiterzuentwickeln. Um dieses übergeordnete Ziel zu erreichen, wird der Sonderforschungsbereich „Funktionale Papiere“ die Zusammenhänge zwischen Faser- und Papierstruktur, Herstellungsverfahren sowie den Eigenschaften des fertigen Papierprodukts und dessen Anwendungen gründlich untersuchen.
Der Sonderforschungsbereich besteht aus drei Projektbereichen: A. Papierherstellung, B. Papierverständnis und C. Papier in neuen Anwendungen. Markus Gallei und sein Team übernehmen in dem Verbund das Projekt A04. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung neuartiger Papiermaterialien, deren Eigenschaften durch speziell entwickelte Fadenmoleküle (Blockcopolymere) gezielt verändert werden. Diese Polymere bilden auf und zwischen den Zellulosefasern des Papiers winzige Poren, die beeinflussen, wie Flüssigkeiten und Gase aufgenommen, transportiert oder zurückgehalten werden. Langfristig sollen so funktionelle, ressourcenschonende und gut recycelbare Papier-Kunststoff-Hybride entstehen, deren Benetzungs- und Transporteigenschaften gezielt steuerbar sind (also nicht nur 3D, sondern auch 4D) und die beispielsweise in Sensoren oder intelligenten biobasierten Membransystemen eingesetzt werden können.
Der Sonderforschungsbereich (SFB) „Funktionale Papiere“ startet am 1. Oktober 2026 und wird zunächst bis 2030 gefördert. Sprecher ist Markus Biesalski, Professor für Makromolekulare Chemie und Papierchemie an der TU Darmstadt. Neben der federführenden TU Darmstadt und der Universität des Saarlandes sind die Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, die Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, die Hochschule für Angewandte Wissenschaften Mainz, die Universität Stuttgart sowie das Institut für Fasern & Papier Heidenau beteiligt.
Hintergrund-Informationen unter:
www.gallei-lab.com
www.saarene.de
www.enfosaar.de
saarene – Saarland Center for Energy Materials and Sustainability
Fragen beantwortet:
Prof. Dr.-Ing. Markus Gallei
Tel.: 0681 302-4840
E-Mail: markus.gallei(at)uni-saarland.de
