Kunststoffe für Fahrzeuge, Bauteile oder technische Komponenten sollen möglichst stabil, formbeständig und zugleich ressourcenschonender werden. Ein internationales Forschungsteam hat dafür ein teilweise biobasiertes Epoxidharz mit zwei pflanzlichen Verstärkern kombiniert. Zum Einsatz kamen kurze Fasern des Drachenbaums (Dracaena draco) und Biokohle aus derselben Pflanze. Die Studie ist am 4. Mai 2026 in Scientific Reports als noch nicht redigierte Vorabfassung erschienen.

Fasern und Biokohle aus einer Quelle

Die Forschenden nutzten Blätter von kultivierten Drachenbäumen aus dem Botanischen Garten Hamma in Algier. Nach Angaben der Studie wurden nur abgeworfene Blätter gesammelt. Aus ihnen wurden Fasern gewonnen, auf wenige Millimeter Länge geschnitten und in ein teilweise biobasiertes Epoxidharz eingebracht. Dieses Harz gehört zur SUPERSAP-Familie und enthält Bausteine aus Cashew-Nussschalenöl. Für die Biokohle wurden Pflanzenfasern unter Sauerstoffabschluss erhitzt. Solche kohlenstoffreichen Partikel können in Verbundwerkstoffen als Füllstoff wirken, Hohlräume schließen und die Grenzfläche zwischen Faser und Harz verbessern.

Die Materialproben wurden im Labor per Handlaminieren, Vakuumverfahren und Pressen hergestellt. Alle Mischungen enthielten 30 Gewichtsprozent Drachenbaumfasern. Zusätzlich variierten die Forschenden den Biokohle-Anteil zwischen 0, 1, 3 und 5 Gewichtsprozent. Geprüft wurden unter anderem Zugfestigkeit, Biegefestigkeit, Wärmeverhalten und innere Struktur der Verbundwerkstoffe.

Drei Prozent Biokohle wirken am besten

Die Versuche zeigen: Schon die Drachenbaumfasern machten das Harz deutlich belastbarer. Die beste Kombination enthielt zusätzlich drei Gewichtsprozent Biokohle. In dieser Mischung war die Zugfestigkeit mehr als doppelt so hoch wie beim reinen Harz, auch die Biegefestigkeit nahm deutlich zu. Mehr Biokohle brachte jedoch nicht automatisch bessere Werte. Bei fünf Gewichtsprozent sank die mechanische Festigkeit wieder leicht. Mikroskopische Aufnahmen deuten darauf hin, dass sich dann mehr Partikel zusammenballen. Solche Agglomerate können kleine Schwachstellen bilden und die Kraftübertragung im Material verschlechtern. Gleichzeitig verbesserte Biokohle die Stabilität bei höheren Temperaturen, weil die Proben mehr Restmasse behielten und sich die Zersetzung zu höheren Temperaturen verlagerte.

KI-Modell grenzt den Suchraum ein

Neben den Laborversuchen trainierte das Team ein künstliches neuronales Netz. Dieses KI-Modell sollte aus Faser- und Biokohle-Anteil die mechanischen und thermischen Eigenschaften vorhersagen. Die berechneten Werte passten in der Studie überwiegend gut zu den Messdaten. Damit lässt sich der Bereich zwischen getesteten Mischungen besser abschätzen, ohne jede Rezeptur einzeln im Labor herstellen zu müssen.

Die Arbeit zeigt, wie sich pflanzliche Fasern, Biokohle und ein teilweise biobasiertes Harz zu belastbaren Verbundwerkstoffen kombinieren lassen. Der datenbasierte Ansatz könnte helfen, geeignete Mischungen schneller einzugrenzen, ohne jede Rezeptur einzeln im Labor herzustellen. Als mögliche Anwendungen nennt das Team leichte Bauteile für Fahrzeugbau und nachhaltiges Bauen. Bis dahin sind jedoch weitere Prüfungen nötig, etwa zur Langzeitstabilität und zum Verhalten unter realen Einsatzbedingungen.

ag