Forscher der University of Texas at Dallas und ihre Partner haben ein patentiertes Verfahren entwickelt, um ein holzbasiertes Verbundmaterial herzustellen. Dieses Material kann Wärme aufnehmen, speichern und abgeben und trägt so dazu bei, die Innentemperatur von Gebäuden zu regulieren, ohne auf zusätzlichen Strom angewiesen zu sein.

Die Studie wurde von Dr. Shuang Cui, Assistenzprofessor in der Abteilung für Maschinenbau an der Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science, geleitet. Der entsprechende Forschungsbericht wurde als Teil der Sonderausgabe „Vielversprechende junge Wissenschaftler“ 2025 in der Dezemberausgabe von „Materials Today Energy“ veröffentlicht. Zu den Kooperationspartnern des Forschungsteams gehören unter anderem das National Renewable Energy Laboratory, die University of Colorado Boulder, das Lawrence Berkeley National Laboratory und die University of California, Berkeley.

Der Kern dieser Technologie sind Phasenwechselmaterialien (PCM). Diese Materialien absorbieren und setzen während des Schmelz- und Erstarrungsprozesses große Wärmemengen frei. Ihr Einsatz in Baumaterialien hat das Potenzial, den Energieverbrauch von Gebäuden zu senken und die Gesamtenergieeffizienz zu steigern. Dr. Cui erklärte: „Im Sommer können solche Materialien die von außen eindringende Wärme aufnehmen und so den Temperaturanstieg im Innenraum verlangsamen. Bei ausreichender Menge könnte dies den Einsatz von Klimaanlagen reduzieren.“

Phasenwechselmaterialien stehen in der praktischen Anwendung oft vor dem Problem, dass sie im flüssigen Zustand auslaufen. Um dieses Problem zu lösen, verwendete das Forschungsteam innovativ Holz als Matrix. Sie entfernten das Lignin aus dem Holz, um eine poröse Schwammstruktur zu schaffen, und injizierten dann eine Mischung aus dem Phasenwechselmaterial und einer Komponente, die einen weichen Kunststoff bildet. Diese Verbundstruktur kann das flüssige Phasenwechselmaterial effektiv einschließen und gleichzeitig die Festigkeit des Holzes selbst erhöhen.

Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass dieses neue holzbasierte Verbundmaterial nach mehr als 1000 Heiz- und Kühlzyklen keine Leckagen oder Leistungsabfälle aufweist. Dr. Hongbing Lu, Mitautor der Studie und Professor für Maschinenbau, sagte: „Im Gegensatz zu vielen Energiespeichermaterialien, die an Festigkeit verlieren, behält dieses auf Holz basierende Phasenwechselmaterial-Verbundmaterial bei wiederholten Zyklen seine mechanische Integrität, was es sowohl energieeffizient als auch langlebig macht.“

Die Forscher planen, diese Technologie weiter zu optimieren und ihre kommerzielle Anwendung voranzutreiben. Gustavo Felicio Peruchi, Doktorand und Mitautor der Studie, sagte: „Es ist aufregend, an diesem Projekt beteiligt zu sein. Es zeigt das Potenzial für den Bau komfortablerer und energieeffizienterer Gebäude.“

Weitere Informationen: Autoren: Kyle EO Foster et al., Titel: „Wood-templated phase change material composites for durable and shape-stable thermal energy storage in buildings“, veröffentlicht in: Materials Today Energy (2025).