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Materialforschung

Forscher sprengen sich Billig-Graphen

Zur Herstellung von Graphen gibt es zahlreiche mal mehr, mal weniger kuriose Methoden. Ein neues Produktionsverfahren verblüfft nun durch Ertrag und Einfachheit.
Die Explosion im Container hinterlässt ein kohlenstoffhaltiges Pulver: Graphen

Für die Herstellung von Graphen gibt es zahlreiche Methoden, die allerdings teilweise sehr aufwändig sind, nur eine geringe Ausbeute haben oder nach umweltschädlichen Chemikalien verlangen. Eine Methode, die umweltverträglich und kostengünstig ist, wollen nun Chemiker um Chris Sorensen von der Kansas State University gefunden haben. Es braucht dazu Ethin, auch Azetylengas genannt, wie man es beim Schweißen verwendet, reinen Sauerstoff und eine herkömmliche Zündkerze.

In einem hermetisch abgeschlossenen, widerstandsfähigen Reaktionszylinder mischen die Forscher die beiden Gase zu einer explosiven Mischung, die sie anschließend mit Hilfe der Zündkerze zur Detonation bringen. Dabei entstehen im Innern des Containers Temperaturen von weit über 2500 Grad Celsius – und auch jede Menge Graphen. So beschreibt es das Team in seiner Patentschrift.

Mit dem Verfahren lassen sich Flocken, so genannte Graphen-Nanosheets, produzieren, deren Größe im Mittel zwischen 35 und 250 Nanometern liegt. Je nach Vorgehen entsteht ein Aerosol, das man über Ventile abführen kann, oder ein Pulver, das sich aus dem Reaktionsbehälter kehren lässt. Es handelt sich dabei um ein Aerosolgel, das sich bildet, wenn man den Container nach der Detonation länger ruhen lässt. Tests des chemischen Aufbaus der Flocken ergaben, dass die Partikel zumeist aus ein bis drei Lagen dicken Graphenschichten bestanden, so die Forscher in einer Pressemitteilung.

Rund 300 Gramm Graphen pro Stunde lassen sich produzieren, erklären Sorensen und Kollegen. Damit aus dem pudrigen Niederschlag ein nützliches Produkt wird, muss er vermutlich noch weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen werden. Warum bei der Detonation nicht einfach übliche Rußpartikel entstehen, können sich die Forscher selbst nicht erklären. Sie vermuten, dass die hohen Temperaturen die Ausgangsmoleküle komplett zerstören und sich aus den einzelnen Kohlenstoffatomen dann die Graphenschichten bilden.

© Kansas State University
Herstellung von Graphen durch Sprengung

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