Wilhelm-Klauditz-Fellow Dr. Hatem Abushammala entwickelt hochwertige biobasierte Materialien mit Nanocellulose

Pressemitteilung Fraunhofer WKI / 19.2.2020

Dr. Hatem Abushammala ist der vierte Wilhelm-Klauditz-Fellow des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI. Von August 2017 bis März 2020 forscht der Materialwissenschaftler am Fraunhofer WKI in Braunschweig daran, elektrisch leitfähige Nanopartikel mithilfe nachwachsender Rohstoffe herzustellen. Neben seiner Forschung als Fellow leitet er außerdem ein internationales Forschungsprojekt.

© Manuela Lingnau
Dr. Hatem Abushammala forscht in einem Labor des Fraunhofer WKI an Cellulose-Nanokristallen.

Mit seinem Forschungsprojekt zeigt Abushammala, dass nachwachsende Rohstoffe nicht nur Ressourcen schonen, sondern sich auch für ganz neue Einsatzgebiete eignen. Er verfolgt am Fraunhofer WKI die Idee, eine neuartige elektrisch leitende Hülle um Nanocellulosepartikel zu entwickeln, um diese leitfähig zu machen. Leitfähige Nanocellulose hätte großes Potenzial für eine Vielzahl von Anwendungen, beispielsweise in der Sensorik oder Elektronik. Dort könnte Nanocellulose dazu beitragen, die massiven Mengen an nicht abbaubarem Elektroschrott zu reduzieren. Neben ihrer hohen mechanischen Flexibilität und Vielseitigkeit, sind die leitfähigen Nanocellulosepartikel biokompatibel und könnten im medizinischen Bereich als sensorische Biochips eingesetzt werden oder als System zur Verabreichung von Medikamenten.

Abushammala konzentriert sich in seiner Forschung auf Cellulose-Nanokristalle (CNCs), stabförmige Nanopartikel, die sich mit verschiedenen Methoden direkt aus Zellulose und Lignocellulose extrahieren lassen. CNCs haben viele interessante Eigenschaften, darunter eine hohe mechanische Festigkeit, eine große Oberfläche, Möglichkeiten zur Funktionalisierung und die Fähigkeit, flüssigkristalline Strukturen zu bilden. CNCs sind nicht leitfähig, was ihr Potential in bestimmten Anwendungen begrenzt. Die Forschung von Abushammala zielt darauf ab, die Oberfläche von CNCs so zu gestalten, dass jeder CNC als einzeln leitender Stab für sich fungiert, wie ein Nanodraht. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden bestimmte Moleküle chemisch an die Oberfläche von CNCs gebunden, die dann aktiviert und miteinander verbunden wurden. So konnte Abushammala eine leitfähige Hülle um den Nanocellulosepartikel erzielen. Abushammala optimierte die Prozessparameter, um die Kontinuität der leitfähigen Hülle und damit die reibungslose Mobilität der Elektronen auf der gesamten CNC-Oberfläche zu gewährleisten.

 

Abushammala kam 2017 als Wilhelm-Klauditz-Fellow zum Fraunhofer WKI. Davor arbeitete er an der Professur für Forstliche Biomaterialien der Universität Freiburg als postdoktoraler Wissenschaftler und Dozent, wo er auch 2015 promovierte. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Entwicklung neuartiger ionischer flüssigkeitsvermittelter Technologien zur Gewinnung von Nanocellulose direkt aus Holz. Sein Masterstudium in Materialwissenschaften und Ingenieurwesen absolvierte er von 2009 bis 2011 am Masdar Institute of Science and Technology in Abu Dhabi, Vereinigte Arabische Emirate.

Abushammala erhielt für seine Forschung zahlreiche Preise, wie den Leo-Schörghuber-Preis 2015, die Goldmedaille 2016 der International Academy of Wood Science, den Hansjürg-Steinlin-Preis 2016 und den Ökologiepreis der Viktor-und-Sigrid-Dulger-Stiftung 2017.

Abushammalas Forschungsarbeit während seiner Zeit am Fraunhofer WKI umfasst ein Patent und sieben Fachartikel (fünf sind bereits erschienen, zwei sind eingereicht).

  1. On the Para/Ortho Reactivity of Isocyanate Groups during the Carbamation of Cellulose Nanocrystals Using 2,4-Toluene Diisocyanate
    Polymers 2019, 11(7), 1164
  2. Nano-Brushes of Alcohols Grafted onto Cellulose Nanocrystals for Reinforcing Poly(Butylene Succinate): Impact of Alcohol Chain Length on Interfacial Adhesion
    Polymers 2020, 12(1), 95
  3. A Review of the Surface Modification of Cellulose and Nanocellulose Using Aliphatic and Aromatic Mono- and Di-Isocyanates
    Molecules 2019, 24(15), 2782
  4. A Simple Method for the Quantification of Free Isocyanates on the Surface of Cellulose Nanocrystals upon Carbamation using Toluene Diisocyanate
    Surfaces 2019, 2(2), 444-454
  5. A Review on the Partial and Complete Dissolution and Fractionation of Wood and Lignocelluloses Using Imidazolium Ionic Liquids
    Polymers 2020, 12(1), 195

Die Wilhelm-Klauditz-Fellowship ist ein jährlich ausgeschriebenes Stipendium im Bereich der angewandten Holzforschung. Vom Fraunhofer WKI gefördert werden hochrangige Wissenschaftler, die Projekte zur Entwicklung von innovativen natürlichen Materialien bearbeiten.

Mehr Informationen

Gern steht Herr Dr. Abushammala bis März für Interviews in englischer Sprache zur Verfügung.

Nähere Informationen über seine persönliche Motivation finden Sie hier: