Super

Starke, dehnbare Fasern aus Graphenoxid lassen sich wie Garn verknüpfen. Bildnachweis: Terrones Group/Penn State. Alle Rechte vorbehalten.

20. Juni 2014

Von Walt Mills

UNIVERSITY PARK, Pennsylvania – Laut Forschern der Penn State und der Shinshu University, Japan, ist eine einfache, skalierbare Methode zur Herstellung starker, dehnbarer Graphenoxidfasern möglich, die sich leicht zu Garnen zusammenrollen lassen und Festigkeiten aufweisen, die denen von Kevlar nahekommen.

„Wir fanden, dass diese Graphenoxidfaser sehr stark war, viel besser als andere Kohlenstofffasern“, sagte Mauricio Terrones, Professor für Physik, Chemie sowie Materialwissenschaft und -technik an der Penn State. „Wir glauben, dass Lufteinschlüsse im Inneren der Faser verhindern, dass sie spröde wird.“

Laut Terrones und Kollegen eröffnet diese Methode vielfältige Möglichkeiten für nützliche Produkte. Beispielsweise führt die Entfernung von Sauerstoff aus der Graphenoxidfaser zu einer Faser mit hoher elektrischer Leitfähigkeit. Das Hinzufügen von Silber-Nanostäben zum Graphenfilm würde die Leitfähigkeit auf das gleiche Niveau wie die von Kupfer erhöhen, was ihn zu einem viel leichteren Ersatz für Kupferübertragungsleitungen machen könnte. Die Forscher glauben, dass sich das Material für viele Arten hochempfindlicher Sensoren eignet.

Die Forscher stellten einen dünnen Film aus Graphenoxid her, indem sie Graphit chemisch in Graphenflocken abblätterten, die dann mit Wasser vermischt und durch Zentrifugieren zu einer dicken Aufschlämmung konzentriert wurden. Die Aufschlämmung wurde dann durch Stabstreichen – so etwas wie ein Rakel – auf einer großen Platte verteilt. Nach dem Trocknen der Schlämme entsteht ein großflächiger, transparenter Film, der vorsichtig abgezogen werden kann, ohne zu reißen. Anschließend wird die Folie in schmale Streifen geschnitten und mit einem automatischen Faserwickler um sich selbst gewickelt, sodass eine Faser entsteht, die ohne Bruch verknotet und gedehnt werden kann. Die Forscher berichteten über ihre Ergebnisse in einer aktuellen Ausgabe von ACSNano.

„Wichtig ist, dass wir fast jedes Material herstellen können, und das könnte viele Möglichkeiten eröffnen – es ist ein leichtes Material mit multifunktionalen Eigenschaften“, sagte Terrones. Und der Hauptbestandteil, Graphit, wird tonnenweise abgebaut und verkauft.“

Penn State und die Shinshu University haben ein gemeinsames Patent für das Verfahren angemeldet.

Die Forscher erhielten Unterstützung vom Research Center for Exotic Nanocarbons, Japan, und dem Center for Nanoscale Science, Penn State.

Walt Mills

Andrea Elyse Messer

Erhalten Sie die Neuigkeiten per E-Mail