DE102020127766A1

DE102020127766A1 - Verfahren nach der ernte zur nanopartikelverstärkung von naturfasern

Info

Publication number: DE102020127766A1
Application number: DE102020127766.0A
Authority: DE
Inventors: Amy Ellen Langhorst; Deborah Frances Mielewski
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-04-29
Also published as: CN112778787A; US20210122889A1

Abstract

Die Offenbarung stellt ein Verfahren nach der Ernte zur Nanopartikelverstärkung von Naturfasern bereit. Ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials beinhaltet das Eintauchen von getrocknetem Pflanzenmaterial in eine wässrige Lösung, die Nanopartikel enthält, und das Anlegen eines Magnetfelds und/oder elektrischen Feldes an die wässrige Lösung. Eine Zellstruktur des getrockneten Pflanzenmaterials dehnt sich aus, wenn es in die wässrige Lösung eingetaucht ist, und die Nanopartikel verlagern sich in die ausgedehnte Zellstruktur des eingetauchten Pflanzenmaterials und sind innerhalb derselben eingebettet. Das Verfahren beinhaltet außerdem das Entfernen von mindestens einem von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial durch das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zu der wässrigen Lösung und/oder das Umwickeln oder Kennzeichnen der Nanopartikel mit einem magnetischen Material, wie etwa Nickel.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Nanopartikelverstärkung von Naturfasern.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Die Aussagen in diesem Abschnitt stellen lediglich Informationen zum allgemeinen Stand der Technik in Bezug auf die vorliegende Offenbarung bereit und stellen unter Umständen nicht den Stand der Technik dar.
Naturfasern wurden aufgrund ihrer geringen Dichte, niedrigeren Kosten und geringeren Abrasivität im Vergleich zu anderen Verstärkungen aus synthetischen Fasern, wie etwa Glas oder Kohlenstoff, zur Verwendung als Verstärkungen in Polymermatrix-Verbundstoffen untersucht. Jedoch sind ihre Festigkeit, ihr Modul und ihre Zersetzungstemperaturen niedriger als bei synthetischen Fasern, und Naturfasern neigen außerdem dazu, Feuchtigkeit zu absorbieren. Niedrigere mechanische Eigenschaften sowie schlechte Grenzflächenbindung zwischen der Faser und der Matrix aufgrund entgegengesetzter Polaritäten führen im Allgemeinen zu einem nichtstrukturellen Verbundstoff.
Nanopartikelverstärkte Polymere waren in den letzten Jahren ebenfalls von Interesse, da eine sehr kleine Menge an Füllstoff/Verstärkung zu signifikanten Eigenschaftsverbesserungen führen kann. Nanopartikel neigen jedoch dazu, während der Verarbeitung zu aggregieren, was zu einer schlechten Dispersion innerhalb der Verbundmatrix führt. Zusätzlich werden Nanopartikel im Allgemeinen als gefährliche Substanzen eingestuft, die eine spezielle Handhabung während der Verarbeitung erfordern.
Diesen Herausforderungen bei mit Naturfasern und Nanopartikeln verstärkten Verbundstoffen wird in der vorliegenden Offenbarung begegnet.
KURZDARSTELLUNG
In einer Form der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials das Eintauchen von Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung getrocknet wurde, die Nanopartikel enthält, und das Anlegen eines Magnetfelds und/oder elektrischen Feldes an die wässrige Lösung. Eine Zellstruktur des getrockneten Pflanzenmaterials dehnt sich aus, wenn es in die wässrige Lösung eingetaucht ist, und die Nanopartikel sind in die ausgedehnte Zellstruktur des eingetauchten Pflanzenmaterials eingebettet. In mindestens einer Variante umfasst das getrocknete Pflanzenmaterial eine Lage von getrocknetem Pflanzenmaterial. In einer weiteren Variante umfasst das getrocknete Pflanzenmaterial einzelne Pflanzenzellen. In einigen Varianten wird das getrocknete Pflanzenmaterial aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: Zucchini, Mais, Tomate, Sojabohne, Bittermelone, Raps, Rettich, Weidelgras, Kopfsalat, Gurke, Kohl, Zweifelhafter Fuchsschwanz, Ackerbohne, Arabidopsis, Karotte, Zwiebel, Gerste, Reis, Rutenhirse, Tabak, Weizen, Gartenkresse, Sorghumhirse, Senf, Luzerne, Onobrychis, Kürbis, Gartenerbse, Porree, Paprika, Flachs, Weidelgras, Gerste, Agave, Rohrkolben, Mungobohne, Baumwolle, Algen, Bucklige Wasserhirse, Koriander, Squash, Bohne, Gräser, Landoltia punctata, Elsholtzia splendens, Microcystis aeruginosa, dichtblättrige Wasserpest, Bambus, Zuckerrohr, Nelke, einkeimblättrige oder zweikeimblättrige Pflanzen, Blast-Fasern, Lilien, Rohrzucker, einkeimblättrige Pflanzen und Rübsen.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zu der wässrigen Lösung und dadurch das Entfernen von mindestens einem von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial. In derartigen Varianten kann der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung, einer Benzoylierung, einem Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym sein.
In Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhalten die Nanopartikel mindestens eines von Nanopartikeln auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikeln, Polymernanopartikeln, anorganischen Nanopartikeln, funktionalisierten Nanopartikeln, kohlenstoffbeschichteten Metallnanopartikeln und Kombinationen davon. Außerdem sind die Nanopartikel in einigen Varianten mit einem magnetischen Material, zum Beispiel Nickel, umwickelt oder gekennzeichnet.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren ein Nachbehandeln des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln, nachdem es aus der wässrigen Lösung entfernt wurde. In derartigen Varianten beinhaltet die Nachbehandlung unter anderem eines oder mehrere von Hacken, Wickeln, chemischer Behandlung, Wärmebehandlung, Waschen, Strahlenbehandlung und Dampfexplosion. Nach der Nachbehandlung kann das in Nanopartikel eingebettete Pflanzenmaterial mit einem Polymer gemischt werden, um ein Polymer-Nanopartikel-Gemisch zu bilden, und das Polymer-Nanopartikel-Gemisch wird verwendet, um ein Bauteil zu bilden, das Nanopartikel umfasst, die innerhalb einer Polymermatrix gemischt sind. In mindestens einer Form der vorliegenden Offenbarung ist das Bauteil in einem Fahrzeug beinhaltet, z. B. einem Kraftfahrzeug.
In einer weiteren Form der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials das Eintauchen von getrockneten Pflanzenfasern in eine wässrige Lösung, die Nanopartikel enthält, das Anlegen eines Magnetfelds und/oder elektrischen Felds an die wässrige Lösung, das Entfernen der Pflanzenfasern mit eingebetteten Nanopartikeln aus dem wässrige Lösung, das Mischen der in Nanopartikel eingebetteten Pflanzenfasern mit einem Polymer, um eine Polymer-Nanopartikel-Mischung zu bilden, und das Bilden eines Bauteils aus der Polymer-Nanopartikel-Verbundmischung. Das Eintauchen der getrockneten Pflanzenfasern in die wässrige Lösung erweitert eine Zellstruktur der Pflanzenfasern derartig, dass die wässrige Lösung durch die Zell struktur fließt. Außerdem sind die Nanopartikel in der erweiterten Zellstruktur der eingetauchten Pflanzenfasern eingebettet. In einigen Varianten beinhalten die Nanopartikel mindestens eines von Nanopartikeln auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikeln, Polymernanopartikeln, anorganischen Nanopartikeln, funktionalisierten Nanopartikeln, kohlenstoffbeschichteten Metallnanopartikeln und Kombinationen davon. In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet das Verfahren das magnetische Kennzeichnen der Nanopartikel. In derartigen Varianten können die Nanopartikel mit Nickel umwickelt oder gekennzeichnet sein.
In einigen Varianten beinhaltet das Verfahren das Entfernen von mindestens einem von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial durch das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zu der wässrigen Lösung. In derartigen Varianten ist der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung, einer Benzoylierung, einem Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym.
Weitere Anwendungsbereiche werden aus der in dieser Schrift bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Es versteht sich, dass die Beschreibung und konkrete Beispiele lediglich der Veranschaulichung dienen und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken sollen.
Figurenliste
Damit die Offenbarung richtig verstanden werden kann, werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen unterschiedliche beispielhafte Formen davon beschrieben, wobei Folgendes gilt:

1 zeigt getrocknetes Pflanzenmaterial;
2A zeigt eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt 2 in 1;
2B zeigt eine Querschnittsansicht des Abschnitts 2B-2B in 2A;
3 zeigt gemäß einer Form der vorliegenden Offenbarung getrocknetes Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung mit Nanopartikeln eingetaucht ist;
4 zeigt das getrocknete Pflanzenmaterial, das in 3 in die wässrige Lösung mit Nanopartikeln eingetaucht ist, mit einem an die wässrige Lösung angelegten Magnetfeld gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung;
5 zeigt Nanopartikel, die in dem Pflanzenmaterial in 4 eingebettet sind, nachdem es aus der wässrigen Lösung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung entfernt wurde;
6 zeigt das Pflanzenmaterial mit eingebetteten Nanopartikeln in 5 vermischt mit einem flüssigen Polymer, um eine Polymer-Nanopartikel-Mischung gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung zu bilden;
7 zeigt eine Komponente, die aus der Polymer-Nanopartikel-Mischung in 6 gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung gebildet ist;
8 zeigt gemäß weiteren Form der vorliegenden Offenbarung getrocknetes Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung mit Nanopartikeln eingetaucht ist;
9 zeigt gemäß noch einer weiteren Form der vorliegenden Offenbarung getrocknetes Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung mit Nanopartikeln eingetaucht ist;
10A zeigt gemäß noch einer anderen weiteren Form der vorliegenden Offenbarung getrocknetes Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung mit einem chemischen Element eingetaucht ist;
10B zeigt das gemäß noch einer anderen weiteren Form der vorliegenden Offenbarung getrocknete Pflanzenmaterial, das in eine wässrige Lösung mit dem chemischen Element in 10A unter Zugabe von Nanopartikeln eingetaucht ist; und
11 zeigt ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren zum Bilden eines Verbundbauteils gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung.

Die in dieser Schrift beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder die Verwendungen nicht einschränken. Es versteht sich, dass über alle Zeichnungen hinweg entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Die vorliegende Offenbarung stellt ein neuartiges Verbundmaterial bereit, das aus Naturfasern (z. B. getrockneten Pflanzenfasern) gebildet ist, die angesammelte oder eingebettete Nanopartikel aufweisen, wobei die Naturfasern aufgrund der Anwesenheit der Nanopartikel verbesserte mechanische Eigenschaften aufweisen. Das Verbundmaterial, das heißt die Naturfasern mit eingebetteten Nanopartikeln, wird mit einer Polymermatrix kombiniert, um ein Polymer-Nanopartikel-Gemisch zu bilden, das auf eine beliebige Anzahl von Arten nachbearbeitet werden kann, um leichte, starke und nachhaltige Bauteile zu erzeugen, insbesondere zur Verwendung in Kraftfahrzeugen.
Unter Bezugnahme auf die 1 und 2A-2B ist getrocknetes Pflanzenmaterial 10 in 1 und eine vergrößerte Ansicht von Fasern 100 des getrockneten Pflanzenmaterials 10 ist in den 2A-2B gezeigt. Die Fasern 100 weisen eine Zellstruktur 102 (2A und 2B) auf, die Zellen 104 beinhaltet, die durch Zellwände 106 definiert sind, und die Zellwände 106 weisen Poren und/oder Vertiefungen 108 auf (in dieser Schrift einfach als „Poren“ bezeichnet). Es versteht sich, dass das getrocknete Pflanzenmaterial 10 auch andere Komponenten (nicht gezeigt) beinhaltet, wie etwa unter anderem Zellulose, Hemizellulose, Lignin und Pektine.
Unter Bezugnahme auf 3 ist nun ein Schritt für ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Verfahren beinhaltet das Eintauchen des getrockneten Pflanzenmaterials 10 (d. h. nach der Ernte) in eine wässrige Lösung 150, die Nanopartikel 160 enthält. Das Eintauchen des getrockneten Pflanzenmaterials 10 (in dieser Schrift auch einfach als „eingetauchtes Pflanzenmaterial 10“ bezeichnet) in die wässrige Lösung 150 dehnt die Zellstruktur 102 der Fasern 100 derartig aus, dass der Strom der wässrigen Lösung 150 und der Nanopartikel 160 durch die Fasern 100 verbessert wird.
Unter Bezugnahme auf 4 ist nun ein weiterer Schritt für ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Insbesondere wird ein Magnetfeld 170 an die wässrige Lösung 150 angelegt, welche die Nanopartikel 160 und das eingetauchte Pflanzenmaterial 10 enthält. Die Nanopartikel 160 sind in einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet. In derartigen Varianten reagieren die Nanopartikel 160 auf das Magnetfeld 170, indem sie sich innerhalb der wässrigen Lösung 150 in eine Richtung von einem Nordpol ‚N‘ des Magnetfelds 170 zu einem Südpol ‚S‘ des Magnetfelds 170 bewegen oder verlagern, wie durch die Pfeile in der Figur (+ x-Richtung) gezeigt. Außerdem strömen die Nanopartikel 160 in Bezug auf das eingetauchte Pflanzenmaterial 10 derartig, dass sich die Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der Fasern 100 bewegen. Anders ausgedrückt werden die Nanopartikel 160 in die Faser 100 eingebettet. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein elektrisches Feld (nicht gekennzeichnet, aber durch die gepunkteten Pfeillinien in 4 dargestellt) an die wässrige Lösung 150 angelegt werden, welche die Nanopartikel 160 und das eingetauchte Pflanzenmaterial 10 enthält. Außerdem reagieren die Nanopartikel 160, egal, ob sie mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet sind, auf das elektrische Feld, indem sie sich derartig innerhalb der wässrigen Lösung 150 bewegen oder verlagern, dass sich die Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der Fasern 100 bewegen.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung strömen die Nanopartikel 160 derartig durch die Poren 108 der Zellwände 106, dass die Nanopartikel 160 in einzelne Zellen 100 eingebettet sind. In anderen Varianten strömen die Nanopartikel 160 derartig zwischen einzelnen Zellen 100, dass Nanopartikel 160 zwischen einzelnen Zellen 104 und/oder an Zellwänden 106 eingebettet sind. In noch anderen Varianten strömen die Nanopartikel 160 derartig durch die Poren 108 von Zellwänden 106 und zwischen einzelnen Zellen 104, dass Nanopartikel 160 innerhalb einzelner Zellen 104 eingebettet sind und zwischen einzelnen Zellen 104 und/oder an Zellwänden 106 eingebettet sind. Es versteht sich, dass die ausgedehnte Zellstruktur 102 der Fasern 100 den Strom der Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der Fasern 100 verbessert.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die wässrige Lösung 150 einen chemischen Zusatzstoff, der die Entfernung einer oder mehrerer Komponenten des getrockneten Pflanzenmaterials 10 verbessert. Zum Beispiel verbessert in mindestens einer Variante der chemische Zusatzstoff die Entfernung von Hemizellulose, Lignin und/oder Pektinen aus dem getrockneten Pflanzenmaterial 10. Nichteinschränkende Beispiele des chemischen Zusatzstoffs beinhalten unter anderem ein Alkali, ein Silan, eine Acetylierung, eine Benzoylierung, ein Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einen Pilz oder ein Enzym. Es versteht sich, dass das Entfernen der einen oder mehreren Komponenten des getrockneten Pflanzenmaterials 10 den Strom der wässrigen Lösung 150 und der Nanopartikel 160 durch die Fasern 100 verbessert, wodurch die Menge oder Anzahl der in den Fasern 100 eingebetteten Nanopartikel erhöht wird.
Unter Bezugnahme auf 5 ist ein Verbundmaterial 12 in Form einer Vielzahl von in Nanopartikel eingebetteten Fasern 105 gezeigt, die Fasern 100 umfassen, die mit Nanopartikeln 160 eingebettet sind. Zum Beispiel werden in einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung die Fasern 100 mit eingebetteten Nanopartikeln 160 aus der wässrigen Lösung 150 entfernt, getrocknet und nachbehandelt, um die Vielzahl von in Nanopartikeln eingebetteten Fasern 105 bereitzustellen. Nichteinschränkende Beispiele für die Nachbehandlung des eingetauchten Pflanzenmaterials 10 mit eingebetteten Nanopartikeln 160 beinhalten unter anderem Hacken, Wickeln, chemische Behandlung (z. B. Alkalibehandlung), Wärmebehandlung, Waschen, Strahlenbehandlung (z. B. UV, Plasma, Korona) und Dampfexplosion.
Nichteinschränkende Beispiele der Fasern 100 beinhalten Fasern aus getrocknetem Pflanzenmaterial, wie etwa unter anderem getrocknete(r/s) Zucchini, Mais, Tomate, Sojabohne, Bittermelone, Raps, Rettich, Weidelgras, Kopfsalat, Gurke, Kohl, Zweifelhafter Fuchsschwanz, Ackerbohne, Arabidopsis, Karotte, Zwiebel, Gerste, Reis, Rutenhirse, Tabak, Weizen, Gartenkresse, Sorghumhirse, Senf, Luzerne, Onobrychis, Kürbis, Gartenerbse, Porree, Paprika, Flachs, Weidelgras, Gerste, Agave, Rohrkolben, Mungobohne, Baumwolle, Algen, Bucklige Wasserhirse, Koriander, Squash, Bohne, Gräser, Landoltia punctata, Elsholtzia splendens, Microcystis aeruginosa, dichtblättrige Wasserpest, Bambus, Zuckerrohr, Nelke, einkeimblättrige oder zweikeimblättrige Pflanzen, Blast-Fasern, Lilien, Rohrzucker, einkeimblättrige Pflanzen und Rübsen. Andere nichteinschränkende Beispiele für Fasern beinhalten aus Holz gewonnene Fasern, wie etwa Bastfasern. Nichteinschränkende Beispiele von Nanopartikeln 160 beinhalten außerdem Nanopartikel auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikel, Polymernanopartikel, anorganische Nanopartikel, funktionalisierte Nanopartikel, kohlenstoffbeschichtete Metallnanopartikel und Kombinationen davon. In Varianten, in denen die Nanopartikel mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet sind, beinhalten nichteinschränkende Beispiele für das magnetische Material unter anderem Nickel, Eisen, Kobalt und Hämatit (Fe₂O₃).
Unter Bezugnahme auf die 6 und 7 sind nun Schritte für ein Verfahren zum Bilden eines Bauteils aus dem Verbundmaterial 12 gemäß den Lehren der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Insbesondere kann die Vielzahl von den in 5 gezeigten in Nanopartikeln eingebetteten Fasern 105, in einem Polymer 180 (z. B. in flüssiger Form) in 6 gemischt werden, um ein Polymer-Nanopartikel-Gemisch zu bilden, und das Polymer-Nanopartikel wird verwendet, um in 7 ein Bauteil 190 zu bilden. Wie in 7 gezeigt, befinden sich die in Nanopartikeln eingebetteten Fasern 105 in einer Matrix des Polymers 180 (in fester Form und in dieser Schrift auch als „Polymermatrix“ bezeichnet). Nichteinschränkende Beispiele für das Polymer 180 beinhalten Duroplast oder Thermoplaste, wie etwa unter anderem Polyolefine, Polyamide und Polyurethane.
Es versteht sich, dass das Einbetten der Nanopartikel 160 innerhalb der Fasern 100 und dann das Mischen der in Nanopartikel eingebetteten Fasern 105 mit dem Polymer 180 die Verdichtung der Nanopartikel 160 innerhalb des Polymers 180 verringert. Das heißt, die Verdichtung von Nanopartikeln in Flüssigkeiten ist bekannt und die Behandlung von Nanopartikeloberflächen zum Verringern der Verdichtung wurde untersucht. Die Verdichtung von Pflanzenfasern in Flüssigkeiten ist jedoch im Vergleich zur Verdichtung von Nanopartikeln weniger ausgeprägt, und das Einbetten von Nanopartikeln in Pflanzenfasern stellt einen Polymer-Nanopartikel-Verbundstoff mit verringerter Nanopartikelverdichtung bereit.
Unter Bezugnahme auf 8 ist in einer anderen Form der vorliegenden Offenbarung eine Lage 30 des getrockneten Pflanzenmaterials 10 gezeigt, das in die wässrige Lösung 150 eingetaucht ist, welche die Nanopartikel 160 enthält. Ein Magnetfeld 172 wird an die wässrige Lösung 150 angelegt und ähnlich den vorstehenden Lehren in Bezug auf die 3 und 4 dehnt das Eintauchen der Lage 30 in die wässrige Lösung 150 die Zellstruktur 102 der Fasern 100 aus. Das Magnetfeld 172 bewegt oder verlagert die Nanopartikel 160 innerhalb der wässrigen Lösung 150 in eine Richtung von einem Nordpol ‚N‘ des Magnetfelds 172 zu einem Südpol ‚S‘ des Magnetfelds (-z-Richtung) derartig, dass die Nanopartikel 160 in die Fasern 100 eingebettet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein elektrisches Feld (nicht gekennzeichnet, aber durch die gepunkteten Pfeillinien in 8 dargestellt) an die wässrige Lösung 150 angelegt werden, welche die Nanopartikel 160 und die Lage 30 enthält. Außerdem reagieren die Nanopartikel 160, egal, ob sie mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet sind, auf das elektrische Feld, indem sie sich derartig innerhalb der wässrigen Lösung 150 bewegen oder verlagern, dass sich die Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der Fasern 100 bewegen.
Es versteht sich, dass die ausgedehnte Zellstruktur 102 der Fasern 100 den Strom der Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder durch die Fasern 100 verbessert. Es versteht sich außerdem, dass die Lage 30 aus eingetauchtem Pflanzenmaterial 10 mit eingebetteten Nanopartikeln 160 wie vorstehend in Bezug auf die 5, 6 und/oder 7 erörtert aus der wässrigen Lösung entfernt und nachbehandelt wird.
Unter Bezugnahme auf 9 sind nun in noch einer weiteren Form der vorliegenden Offenbarung einzelne Zellen 104 der Fasern 100 gezeigt, welche in die wässrige Lösung 150 eingetaucht sind, welche die Nanopartikel 160 enthält, und das Magnetfeld 170 wird an die wässrige Lösung 150 angelegt. Ähnlich den vorstehenden Lehren in Bezug auf die 3 und 4 dehnt das Eintauchen der einzelnen Zellen 104 der Fasern 100 in die wässrige Lösung 150 ihre Zellstruktur 102 aus. Das Anlegen des Magnetfelds 170 bewegt oder verlagert die Nanopartikel innerhalb der wässrigen Lösung 150 in eine Richtung von dem Nordpol ‚N‘ des Magnetfelds 170 zu dem Südpol ‚S‘ des Magnetfelds 170 derartig, dass die Nanopartikel 160 innerhalb der Zellen 104 eingebettet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein elektrisches Feld (nicht gekennzeichnet, aber durch die gepunkteten Pfeillinien in 9 dargestellt) an die wässrige Lösung 150 angelegt werden, welche die Nanopartikel 160 und die einzelnen Zellen 104 der Fasern 100 enthält. Außerdem reagieren die Nanopartikel 160, egal, ob sie mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet sind, auf das elektrische Feld, indem sie sich derartig innerhalb der wässrigen Lösung 150 bewegen oder verlagern, dass sich die Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der einzelnen Zellen 104 bewegen.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung strömen die Nanopartikel 160 derartig durch die Poren 108 der Zellwände 106, dass die Nanopartikel 160 in einzelne Zellen 104 eingebettet sind. In anderen Varianten sind die Nanopartikel 160 an den Zellwänden 106 der einzelnen Zellen 104 eingebettet. In noch anderen Varianten strömen die Nanopartikel 160 durch die Poren 108 von Zellwänden 106 und sind innerhalb einzelner Zellen 100 eingebettet und sind außerdem an Zellwänden 106 eingebettet. Es versteht sich, dass die ausgedehnte Zellstruktur 102 der einzelnen Zellen 104 den Strom der Nanopartikel 160 innerhalb der einzelnen Zellen 104 verbessert. Es versteht sich außerdem, dass die Zellen 104 mit eingebetteten Nanopartikeln 160 wie vorstehend in Bezug auf die 5, 6 und/oder 7 erörtert aus der wässrigen Lösung entfernt und weiter nachbehandelt werden.
Obwohl die 4, 8 und 9 das Magnetfeld veranschaulichen, das nur in eine Richtung angelegt wird, versteht es sich, dass ein oder mehrere Magnetfelder in mehr als eine Richtung angelegt werden können. Zum Beispiel kann ein elektrisches Feld, das über eine wässrige Lösung angelegt wird, welche die Nanopartikel und das eingetauchte Pflanzenmaterial enthält, derartig ein elektrisches Wechselfeld sein, dass ein Magnetfeld zwischen einer Richtung und einer entgegengesetzten Richtung (z. B. +/- x-Richtungen in den 4 und 9) wechselt. Außerdem können ein oder mehrere Magnetfelder über einer wässrigen Lösung, welche die Nanopartikel und das eingetauchte Pflanzenmaterial enthält, derartig gedreht werden, z. B. um die x-, y- und/oder z-Achse in den Figuren, dass ein Magnetfeld in mehr als eine Richtung über die wässrige Lösung angelegt wird.
Unter Bezugnahme auf die 10A und 10B sind nun in noch einer weiteren Form der vorliegenden Offenbarung Zellulosefasern 100', die in eine wässrige Lösung 150' eingetaucht sind, welche ein chemisches Element enthält, das die Kristallstruktur der Zellulosefasern 100' zerbricht oder aufbricht, in 10A gezeigt, und das Magnetfeld 170 wird auf die wässrige Lösung 150' in 10B angelegt. Zum Beispiel wird in einer Variante eine wässrige Lösung verwendet, die Natriumhydroxid (NaOH) enthält, um die Zellulosefasern 100' aufzubrechen. In mindestens einer Variante werden die Zellulosefasern 100' derartig aufgespalten, dass ein Sol-Gel oder eine Sol-Gel-Mischung mit einer gewünschten Menge oder einem gewünschten Prozentsatz der Zellulosefaser 100' bereitgestellt wird, die in Glukoseuntereinheiten 101 ( 10A) aufgebrochen sind. Es versteht sich, dass Hemizellulose und Lignin (nicht gezeigt) ebenfalls durch die wässrige Lösung 150' aufgebrochen werden können. Es versteht sich außerdem, dass ein erster Teil der Glukoseuntereinheiten 101 in der wässrigen Lösung 150' aufgelöst werden kann, während ein zweiter Teil der Glukoseuntereinheiten 101 derartig in der wässrigen Lösung 150' suspendiert und/oder an verbleibender Zellulosefaser 100' angebracht werden oder anhaften kann, dass eine Mischung aus Zellulosefasern 100' und Glukoseuntereinheiten 101 in die wässrige Lösung 150' eingetaucht und/oder in dieser suspendiert ist.
Unter Bezugnahme auf 10B werden in einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung Nanopartikel 160 zu der wässrigen Lösung 150' hinzugefügt, nachdem die Kristallstruktur der Zellulosefasern 100' um eine gewünschte Menge aufgebrochen wurde. Außerdem wird vor, während oder nachdem die Nanopartikel 160 zu der wässrigen Lösung 150' hinzugefügt werden, das Magnetfeld 170 über die wässrige Lösung 150' angelegt. In derartigen Varianten verlagern oder bewegen sich die Nanopartikel 160 derartig innerhalb der wässrigen Lösung 150 in eine Richtung von dem Nordpol ‚N‘ des Magnetfelds 170 zu dem Südpol ‚S‘ des Magnetfelds 170, dass die Nanopartikel 160 an den Zellulosefasern 100' eingebettet werden. Außerdem unterstützen die Glukoseuntereinheiten 101 das Einbetten oder Anbringen der Nanopartikel an den Zellulosefasern 100'. Zum Beispiel kann ein Nanopartikel 160 in eine oder mehrere Glukoseuntereinheiten 101 eingebettet und/oder daran angebracht sein, und wenn sich das Nanopartikel 160 unter dem Einfluss des Magnetfelds 170 verlagert oder bewegt, lagern sich die eine oder die mehreren Glukoseuntereinheiten 101 derartig an einer Zellulosefaser 100' an oder lagern sich wieder an, dass das Nanopartikel 160 ebenfalls an der Zellulosefaser 100' angebracht oder eingebettet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu kann ein elektrisches Feld (nicht gekennzeichnet, aber durch die gepunkteten Pfeillinien in 10B dargestellt) an die wässrige Lösung 150' angelegt werden, welche die Nanopartikel 160 und die Zellulosefasern 100' enthält. Außerdem reagieren die Nanopartikel 160, egal, ob sie mit einem magnetischen Material umwickelt oder gekennzeichnet sind, auf das elektrische Feld, indem sie sich derartig innerhalb der wässrigen Lösung 150 bewegen oder verlagern, dass sich die Nanopartikel 160 in Kontakt zu den und/oder innerhalb der Zellulosefasern 100' bewegen.
In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung werden die Nanopartikel 160 der wässrigen Lösung 150' hinzugefügt und/oder das Magnetfeld 170 (und/oder das elektrische Feld) wird während oder nach dem Ausrichten in eine gewünschte Richtung der Zellulosefasern 100' über die wässrige Lösung 150' angelegt. Zum Beispiel, und wie in 10B veranschaulicht, sind die Zellulosefasern 100' in mindestens einer Variante im Allgemeinen in der z-Richtung ausgerichtet. Außerdem wurden die länglichen Nanofasern 160 (z. B. magnetisch gekennzeichnete Kohlenstoffnanoröhren) derartig in der z-Richtung ausgerichtet, dass eine Länge (z-Richtung in 10B) der Nanopartikel 160 an der Länge der Zellulosefasern 100' oder im Allgemeinen parallel zu diesen ausgerichtet ist. Zum Beispiel werden in mindestens einer Variante die Nanopartikel 160 der wässrigen Lösung 150' hinzugefügt und/oder das Magnetfeld 170 (und/oder das elektrische Feld) wird während des Entfernens der Zellulosefasern 100' aus der wässrigen Lösung 150' und/oder des Absiebens der Zellulosefasern 100' aus der wässrigen Lösung 150' über die wässrige Lösung 150' angelegt. Das heißt, dass während des Entfernens (z. B. Ziehens) der Zellulosefasern 100' aus der wässrigen Lösung 150' sich die Zellulosefasern 100' im Allgemeinen entlang der in 10B gezeigten Richtung ausrichten und das Hinzufügen der Nanopartikel 160 und/oder das Anlegen des Magnetfelds 170 (und/oder des elektrischen Felds) zu diesem Zeitpunkt verbessert eine gewünschte Ausrichtung der Nanopartikel 160 in Bezug auf die Zellulosefasern 100'. Dementsprechend versteht es sich, dass in derartigen Varianten die Nanopartikel 160 innerhalb der Zellulosefasern 100' mit einer gewünschten Ausrichtung (z. B. Länge der Nanopartikel, die an der Länge der Fasern ausgerichtet ist) eingebettet und/oder daran angelagert sind. Es versteht sich außerdem, dass die Zellulosefasern 100' mit eingebetteten und/oder angelagerten Nanopartikeln 160 wie vorstehend in Bezug auf die 5, 6 und/oder 7 erörtert aus der wässrigen Lösung entfernt und weiter nachbehandelt werden.
Unter Bezugnahme auf 11 ist ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren 20 zum Bilden eines Verbundmaterials und eines Verbundbauteils gezeigt. Das Verfahren beinhaltet bei 200 das Bereitstellen von getrocknetem Pflanzenmaterial, bei 202 einer wässrigen Lösung und bei 204 von Nanopartikeln. In einigen Varianten der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die bei 202 bereitgestellte wässrige Lösung einen chemischen Zusatzstoff und/oder die bei 204 bereitgestellten Nanopartikel sind magnetisch gekennzeichnet. Das getrocknete Pflanzenmaterial wird bei 210 derartig in die wässrige Lösung eingetaucht, dass sich die Zellstruktur der Fasern des getrockneten Pflanzenmaterials ausdehnt. In einigen Varianten werden die Nanopartikel mit der wässrigen Lösung gemischt, bevor das getrocknete Pflanzenmaterial in die wässrige Lösung eingetaucht wird, während in anderen Varianten die Nanopartikel mit der wässrigen Lösung gemischt werden, nachdem das getrocknete Pflanzenmaterial in die wässrige Lösung eingetaucht wurde. Gleichermaßen wird in Varianten, in denen die wässrige Lösung den chemischen Zusatzstoff enthält, in mindestens einer Variante der chemische Zusatzstoff mit der wässrigen Lösung gemischt, bevor das getrocknete Pflanzenmaterial in die wässrige Lösung eingetaucht wird, während in mindestens einer anderen Variante der chemische Zusatzstoff mit der wässrigen Lösung gemischt wird, nachdem das getrocknete Pflanzenmaterial in die wässrige Lösung eingetaucht wurde. In Varianten, bei denen der chemische Zusatzstoff zu der wässrigen Lösung hinzugefügt wird, verbessert der chemische Zusatzstoff das Entfernen einer oder mehrerer Komponenten des getrockneten Pflanzenmaterials (z. B. Hemizellulose, Lignin und/oder Pektine) derartig, dass sich die Zellstruktur der Fasern im Vergleich zur Ausdehnung der Zellausdehnung der Faser, die sich aus dem Eintauchen in die wässrige Lösung allein ergibt, weiter ausdehnt.
Unter anhaltender Bezugnahme auf 11 wird bei 220 derartig ein Magnetfeld (und/oder ein elektrisches Feld) an die wässrige Lösung (mit Nanopartikeln) angelegt, die das eingetauchte Pflanzenmaterial enthält, dass die Nanopartikel in der wässrigen Lösung in Fasern des eingetauchten Pflanzenmaterials eingebettet werden. Nachdem die Nanopartikel in der wässrigen Lösung in Fasern des eingetauchten Pflanzenmaterials eingebettet wurden, werden die in Nanopartikel eingebetteten Pflanzenfasern aus der wässrigen Lösung entfernt und bei 230 nachbehandelt, bevor sie bei 240 mit einem Polymer gemischt werden. Das Mischen des in Nanopartikel eingebetteten Pflanzenmaterials mit einem Polymer bildet ein Polymer-Nanopartikel-Gemisch und das Polymer-Nanopartikel-Gemisch wird verwendet, um bei 250 ein Bauteil mit Nanopartikeln zu bilden, die in einer Polymermatrix eingebettet sind. In mindestens einer Variante der vorliegenden Offenbarung ist das Polymer-Nanopartikel-Gemisch ein Flüssigkeit-Nanopartikel-Gemisch, das in eine Form gegossen wird, um das Bauteil herzustellen. In mindestens einer anderen Variante ist das Polymer-Nanopartikel-Gemisch ein Flüssigkeit-Nanopartikel-Gemisch, das verfestigt, granuliert und/oder zu Granulat und/oder Pulver pulverisiert wurde und dann als Spritzgussmaterial zur Herstellung des Bauteils verwendet wird.
Im in dieser Schrift verwendeten Sinne sollte der Ausdruck mindestens eines von A, B und C dahingehend ausgelegt werden, dass er ein logisches (A ODER B ODER C) bedeutet, wobei ein nicht ausschließendes logisches ODER verwendet wird, und er sollte nicht dahingehend ausgelegt werden, dass er „mindestens eines von A, mindestens eines von B und mindestens eines von C“ bedeutet.
Die Beschreibung der Offenbarung ist rein beispielhafter Natur und somit ist beabsichtigt, dass Varianten, die nicht vom Inhalt der Offenbarung abweichen, innerhalb des Schutzumfangs der Offenbarung liegen. Derartige Varianten sind nicht als Abweichung vom Geist und Umfang der Offenbarung zu betrachten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials Folgendes: das Eintauchen von getrocknetem Pflanzenmaterial in eine wässrige Lösung, die Nanopartikel enthält, wobei sich eine Zellstruktur des getrockneten Pflanzenmaterials ausdehnt, wenn es in die wässrige Lösung eingetaucht ist; und das derartige Anlegen von mindestens einem von einem Magnetfeld und einem elektrischen Feld an die wässrige Lösung, dass die Nanopartikel in die ausgedehnte Zellstruktur des eingetauchten getrockneten Pflanzenmaterials verlagern und darin eingebettet sind.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zur wässrigen Lösung, wobei der chemische Zusatzstoff mindestens eines von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial entfernt.
In einem Aspekt der Erfindung ist der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung, einer Benzoylierung, einem Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das getrocknete Pflanzenmaterial eine Lage von getrocknetem Pflanzenmaterial.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das getrocknete Pflanzenmaterial einzelne Pflanzenzellen.
In einem Aspekt der Erfindung sind die Nanopartikel aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Folgenden besteht: Nanopartikel auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikel, Polymernanopartikel, anorganische Nanopartikel, funktionalisierte Nanopartikel, kohlenstoffbeschichtete Metallnanopartikel und Kombinationen davon.
In einem Aspekt der Erfindung sind die Nanopartikel mit Nickel umwickelt oder gekennzeichnet.
In einem Aspekt der Erfindung wird das getrocknete Pflanzenmaterial aus der Gruppe ausgewählt, die aus Folgendem besteht: Zucchini, Mais, Tomate, Sojabohne, Bittermelone, Raps, Rettich, Weidelgras, Kopfsalat, Gurke, Kohl, Zweifelhafter Fuchsschwanz, Ackerbohne, Arabidopsis, Karotte, Zwiebel, Gerste, Reis, Rutenhirse, Tabak, Weizen, Gartenkresse, Sorghumhirse, Senf, Luzerne, Onobrychis, Kürbis, Gartenerbse, Porree, Paprika, Flachs, Weidelgras, Gerste, Agave, Rohrkolben, Mungobohne, Baumwolle, Algen, Bucklige Wasserhirse, Koriander, Squash, Bohne, Gräser, Landoltia punctata, Elsholtzia splendens, Microcystis aeruginosa, dichtblättrige Wasserpest, Bambus, Zuckerrohr, Nelke, einkeimblättrige oder zweikeimblättrige Pflanzen, Blast-Fasern, Lilien, Rohrzucker, einkeimblättrige Pflanzen und Rübsen.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Entfernen des eingetauchten getrockneten Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln aus der wässrigen Lösung, das Trocknen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln und das Mischen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln innerhalb einer Polymermatrix.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren ein Nachbehandeln des getrockneten Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln vor dem Mischen innerhalb der Polymermatrix.
In einem Aspekt der Erfindung umfasst das Nachbehandeln unter anderem Hacken, Wickeln, chemische Behandlung, Wärmebehandlung, Waschen, Strahlenbehandlung und Dampfexplosion.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteil bereitgestellt, welches aus dem vorstehend beschriebenen Verbundmaterial besteht.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das mindestens ein Bauteil wie vorstehend beschrieben umfasst.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials Folgendes: das Eintauchen von getrockneten Pflanzenfasern in eine wässrige Lösung, die Nanopartikel enthält, wobei sich eine Zellstruktur der getrockneten Pflanzenfasern derartig ausdehnt, dass die wässrige Lösung durch die Zellstruktur strömt; das derartige Anlegen von mindestens einem von einem Magnetfeld und einem elektrischen Feld an die wässrige Lösung, dass sich die Nanopartikel in Bezug auf die eingetauchten getrockneten Pflanzenfasern bewegen und sich in der ausgedehnten Zellstruktur einbetten; das Entfernen der eingetauchten getrockneten Pflanzenfasern mit eingebetteten Nanopartikeln aus der wässrigen Lösung; das Mischen der entfernten getrockneten Pflanzenfasern mit eingebetteten Nanopartikeln mit einem Polymer und das Bilden eines Polymer-Nanopartikel-Gemischs; und das Bilden eines Bauteils unter Verwendung des Polymer-Nanopartikel-Gemischs, wobei das Bauteil die Nanopartikel innerhalb einer Polymermatrix umfasst.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das magnetische Kennzeichnen der Nanopartikel.
In einem Aspekt der Erfindung sind die Nanopartikel mit Nickel umwickelt oder gekennzeichnet.
In einem Aspekt der Erfindung sind die Nanopartikel aus einer Gruppe ausgewählt, die aus Folgenden besteht: Nanopartikel auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikel, Polymernanopartikel, anorganische Nanopartikel, funktionalisierte Nanopartikel, kohlenstoffbeschichtete Metallnanopartikel und Kombinationen davon.
In einem Aspekt der Erfindung beinhaltet das Verfahren das Entfernen von mindestens einem von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial durch das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zu der wässrigen Lösung.
In einem Aspekt der Erfindung ist der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung, einer Benzoylierung, einem Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Bauteil bereitgestellt, welches aus Verbundmaterial besteht, das gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren gebildet wurde.

Claims

Verfahren zum Bilden eines Verbundmaterials, umfassend: das Eintauchen von getrocknetem Pflanzenmaterial in eine wässrige Lösung, die Nanopartikel enthält, wobei sich eine Zellstruktur des getrockneten Pflanzenmaterials ausdehnt, wenn es in die wässrige Lösung eingetaucht ist; und das derartige Anlegen von mindestens einem von einem Magnetfeld und einem elektrischen Feld an die wässrige Lösung, dass sich die Nanopartikel innerhalb der ausgedehnten Zellstruktur des eingetauchten getrockneten Pflanzenmaterials verlagern und darin eingebettet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zur wässrigen Lösung, wobei der chemische Zusatzstoff mindestens eines von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem eingetauchten Pflanzenmaterial entfernt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung, einer Benzoylierung, einem Peroxid, Natriumchlorit, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getrocknete Pflanzenmaterial eine Lage von getrocknetem Pflanzenmaterial umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getrocknete Pflanzenmaterial einzelne Pflanzenzellen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Nanopartikel aus einer Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgenden besteht: Nanopartikel auf Kohlenstoffbasis, Metall- und/oder Metalloxid-Nanopartikel, Polymernanopartikel, anorganische Nanopartikel, funktionalisierte Nanopartikel, kohlenstoffbeschichtete Metallnanopartikel und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend das magnetische Kennzeichnen der Nanopartikel.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Nanopartikel mit Nickel umwickelt oder gekennzeichnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das getrocknete Pflanzenmaterial aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Folgendem besteht: Zucchini, Mais, Tomate, Sojabohne, Bittermelone, Raps, Rettich, Weidelgras, Kopfsalat, Gurke, Kohl, Zweifelhafter Fuchsschwanz, Ackerbohne, Arabidopsis, Karotte, Zwiebel, Gerste, Reis, Rutenhirse, Tabak, Weizen, Gartenkresse, Sorghumhirse, Senf, Luzerne, Onobrychis, Kürbis, Gartenerbse, Porree, Paprika, Flachs, Weidelgras, Gerste, Agave, Rohrkolben, Mungobohne, Baumwolle, Algen, Bucklige Wasserhirse, Koriander, Squash, Bohne, Gräser, Landoltia punctata, Elsholtzia splendens, Microcystis aeruginosa, dichtblättrige Wasserpest, Bambus, Zuckerrohr, Nelke, einkeimblättrige oder zweikeimblättrige Pflanzen, Blast-Fasern, Lilien, Rohrzucker, einkeimblättrige Pflanzen, Rübsen und Kombinationen davon.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend das Entfernen des eingetauchten getrockneten Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln aus der wässrigen Lösung, das Trocknen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln und das Mischen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln innerhalb einer Polymermatrix.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, ferner umfassend das Nachbehandeln des getrockneten Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln vor dem Mischen innerhalb der Polymermatrix.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Nachbehandeln unter anderem Hacken, Wickeln, chemische Behandlung, Wärmebehandlung, Waschen, Strahlenbehandlung und Dampfexplosion umfasst.
Bauteil, das aus dem Verbundmaterial gebildet ist, das nach Anspruch 1 gebildet ist.
Fahrzeug, das mindestens ein Bauteil nach Anspruch 13 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: das Hinzufügen eines chemischen Zusatzstoffs zu der wässrigen Lösung, wobei der chemische Zusatzstoff mindestens eines von Hemizellulose, Lignin und Pektinen aus dem getrockneten Pflanzenmaterial entfernt, wobei der chemische Zusatzstoff mindestens eines von einem Alkali, einem Silan, einer Acetylierung ist Benzoylierung, Peroxid, Natriumchlorid, Acrylsäure, Stearinsäure, Triazin und einem Pilz oder einem Enzym ist; und das Entfernen des eingetauchten getrockneten Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln aus der wässrigen Lösung, das Trocknen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln und das Mischen des Pflanzenmaterials mit eingebetteten Nanopartikeln innerhalb einer Polymermatrix und das Bilden eines Bauteils.