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Graphen: Wunderfolie aus dem Küchenmixer

Forscher stellen qualitativ hochwertiges Graphen in großtechnischen Mengen her. Das entscheidende Element des neuen Verfahrens ist ein Allerweltsgerät: der Mixer.
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Hightech kann so einfach sein: Ein Team um Jonathan Coleman vom Trinity College in Dublin entwickelte ein Verfahren, Graphen in großtechnischem Maßstab zu gewinnen – mit Hilfe eines Küchenmixers. Graphen, das beinahe zweidimensionale Wabengitter aus Kohlenstoffatomen, ist ebenso stabil wie flexibel und leitet elektrischen Strom. Schon im nächsten Jahrzehnt, schreiben die Forscher, wird das Wundermaterial von Beschichtungen bis hin zu elektronischen Bauteilen vielerlei kommerzielle Anwendungen finden. Und dafür braucht man große Mengen davon in möglichst guter Qualität.

Industriemixer mit 100 Litern VolumenLaden...
Graphen aus dem Industriemixer | Entscheidend ist die Scherkraft: Was im Küchenmixer funktioniert, funktioniert auch mit industriellem Gerät – mit dem neuen Verfahren soll Graphen guter Qualität im Tonnenmaßstab verfügbar werden.

Coleman und sein Team stellten fest, dass Graphit in seine einzelnen Graphenschichten zerfällt, sobald er einer Scherkraft oberhalb eines bestimmten Werts ausgesetzt ist. Und diese Scherkraft erreicht schon ein einfacher Küchenmixer. Ganz so einfach, wie es klingt, ist die Methode allerdings nicht. Der eigentliche Trick seien Tenside und andere oberflächenaktive Substanzen, die das Graphen in Suspension halten, so die Forscher.

Bei den Versuchen des Teams geht es jedoch weniger um Graphen für die Massen als vielmehr darum, das Material in guter Qualität und akzeptabler Zeit im Kilogramm- bis Tonnenmaßstab zu erhalten. Bisherige Verfahren sind entweder sehr langsam, funktionieren nur in sehr kleinem Maßstab oder erzeugen Graphenflocken, die viele Schäden und Defekte enthalten.

Coleman und Kollegen demonstrieren mit ihrer Arbeit, dass schnell, gut und viel tatsächlich funktioniert – die Methode erzeugt mehrere Mikrometer große Graphenblätter, die aus nur einer bis fünf Lagen bestehen. Diese sind für hoch spezialisierte elektronische Anwendungen zwar ungeeignet, die Forscher sehen allerdings großes Potenzial für Beschichtungen und Kompositmaterialien. Außerdem sollte die Methode auch bei anderen für die Materialforschung interessanten Schichtmaterialien funktionieren, zum Beispiel Molybdänsulfid oder Bornitrid.

17. KW 2014

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 17. KW 2014

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