Wenn Holz und Papier zu Sensoren werden: BOKU-Forschung macht jetzt biobasierte Materialien „smart“

Holz, das selbst Schäden erkennt, und Papier, das Feuchtigkeit oder Bewegung misst – was nach Zukunft klingt, wird im Forschungsprojekt i³Sense Realität. Gemeinsam mit der Forschungseinrichtung Wood K plus entwickelt die BOKU University neuartige, biobasierte Sensoren für Anwendungen im Holzbau, in der Mobilität sowie in der Produktion.

Die Sensoren messen Feuchtigkeit etwa in Flachdächern oder tragenden Holzbauelementen, Dehnung & Risse z. B. in Karosserieteilen von Fahrzeugen oder überwachen die Aushärtung von Klebstoffen – präzise, ressourcenschonend und vollständig integrierbar in natürliche Materialien. So entstehen völlig neue Möglichkeiten für nachhaltige Technologien. Nachhaltigkeit ist dabei kein Nebenaspekt, sondern Kernprinzip: Bereits in der Entwicklung werden ökologische Auswirkungen geprüft, um Belastungen von Anfang an zu vermeiden.

Holz als aktiver Baustoff

Am Universitäts- und Forschungszentrum Tulln (UFT) arbeitet ein interdisziplinäres Team daran, Holz selbst zum Sensor zu machen. Die Vision: Das Material soll frühzeitig Signale aussenden, wenn es zu Feuchtigkeitseintritt oder strukturellen Veränderungen kommt. „Wir wollen Holz von einem passiven Baustoff in einen aktiven Partner verwandeln, der seinen Zustand selbst überwacht“, erklärt Martin Riegler, Teamleiter bei Wood K plus.

Um Holz elektrisch leitfähig zu machen, wird laserinduzierte Graphitisierung eingesetzt – ein Verfahren, mit dem sich präzise, skalierbare Sensorstrukturen direkt auf Holzoberflächen aufbringen lassen. „So entstehen nachhaltige Messsysteme mit deutlich weniger Abfallstoffen und besseren Recyclingmöglichkeiten“, betont Wolfgang Gindl-Altmutter, Leiter des Instituts für Holztechnologie und Nachwachsende Rohstoffe an der BOKU und wissenschaftlicher Leiter von Wood K plus.

Auch Klebstoffe im Holzbau werden zu intelligenten Sensoren weiterentwickelt. Durch die elektrische Leitfähigkeit der Klebefugen lässt sich Feuchtigkeit flächig und nicht nur punktuell messen – ein entscheidender Fortschritt für die Qualitätssicherung im Holzbau. Die Arbeiten dazu werden unter der Betreuung von Johannes Konnerth am Institut für Holztechnologie durchgeführt. Die speziellen Wassereinlagerungsarten in Holz werden von Helga Lichtenegger am Institut für Physik und Materialwissenschaft untersucht.

Smarte Sensoren aus Papier

Neben Holz steht auch Papier im Fokus der Forschung. Papierbasierte Sensoren sind leicht, kostengünstig und vielseitig einsetzbar – etwa im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelüberwachung oder im Umweltmonitoring. „Wir machen Papier smart, sodass es Bewegung, Feuchtigkeit und Risse wahrnimmt. Damit können Schäden rechtzeitig erkannt und verhindert werden“, erklärt Arunjunai Raj Mahendran, Leiter des Projekts i³Sense.

Zum Einsatz kommen zellulosebasierte Materialien und nachhaltige leitfähige Tinten auf pflanzlicher Basis, die Silber- oder Kupferverbindungen ersetzen. In Kombination mit lösemittelfreiem 3D-Druck entstehen flexible, designbare Sensorkomponenten – ganz im Sinne einer ressourcenschonenden Produktion. „Ein zentrales Anliegen der Forschung ist die ökologische Verantwortung über den gesamten Lebenszyklus hinweg“, so Wolfgang Gindl-Altmutter abschließend.

Weitere Informationen zu i³Sense – sowie zu über 30 weiteren Projekten rund ums nachhaltige Bauen – finden Sie auf der Website „Grüne Zukunft bauen“: https://boku.ac.at/oeffentlichkeitsarbeit/gruene-zukunft-bauen