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Materialwissenschaft: Stabile Folie aus Graphenoxid entwickelt

Forscher vereinigten atomdicke Lagen aus Graphit, so genanntes Graphen, zu einer dünnen Folie, die sich wie Papier falten, zerknüllen und bis zu gewissem Grad sogar dehnen lässt, dabei allerdings viel stabiler ist.

Das auf Kohlenstoff basierende Material konnten Forscher um Rodney Ruoff von der Northwestern University in Evanston aus oxidiertem Graphit herstellen, bei dem etwa die Hälfte der Kohlenstoffatome ein Sauerstoffatom angeheftet hat. Mischten sie dieses in präpariertes Wasser, trennten sich die einzelnen Schichten – also das Graphenoxid – ab. Mit einer speziellen Membran gelang es den Forschern, dieses aus dem Wasser zu filtern und es gleichzeitig so anzuordnen, dass sich eine papierähnliche Folie mit einer Dicke zwischen einem und hundert Mikrometern ergab. Wasser fungiert dabei als Kleber zwischen den einzelnen Schichten, da sich Wasserstoffbrückenbindungen zwischen dem Graphen und den Wassermolekülen ausbilden.

In dem Papier aus Graphenoxid verflechten sich die einzelnen Lagen so miteinander, dass eine anliegende Kraft über die gesamte Struktur verteilt wird und die Folie eine enorme Stärke erhält. Durch diese Struktur lassen sich die Schichten sogar gegeneinander verschieben, so dass das Material insgesamt biegsam wird. Zudem können die Eigenschaften des Materials chemisch verändert werden, indem der Gehalt an Sauerstoff variiert wird. Eine Verminderung würde es beispielsweise von einem elektrischen Isolator zu einem guten Stromleiter machen.

Einsatz könnte das Material von Membranen mit kontrollierbarer Durchlässigkeit bis hin zu Superkondensatoren zur Energiespeicherung finden, meinen die Wissenschaftler. (mp)

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