Wissenschaft

Aktuelle Meldungen

22.11.2018

Wundermaterial Graphen macht Kunststoff stabiler und leitfähig

Neuer Werkstoff: Graphenschaum mit Harz

Leichtgewicht leitet sogar elektrischen Strom und bietet sich als Befestigung für Elektronik an

Aus Harz und Graphen wird ein neuer Werkstoff (Symbolbild: rice.edu)
Aus Harz und Graphen wird ein neuer Werkstoff (Symbolbild: rice.edu)

Houston/Peking (pte004/16.11.2018/06:15) - Epoxydharze werden in Verbindung mit Graphenschaum zu einem äußerst festen Material, das zudem Strom leitet, wie ein Forscher-Team um James Tour von der Rice University http://rice.edu festgestellt hat. Die Kohlenstoffatome des Graphens, die bienenwabenförmig angeordnet sind, erhöhen das Gewicht des Harzes nur minimal. Das neue Material könnte in der Elektronik genutzt werden, etwa als leitfähiger Kleber für die Befestigung elektronischer Bauteile auf Leiterplatten.

Aus Isolator wird ein Leiter

In reiner Form sind Epoxydharze Isolatoren, aus denen beispielsweise Leiterplatten hergestellt werden. Um das Material für bestimmte Anwendungen in einen Stromleiter umzuwandeln, wird es mit Metallpulver vermischt. Das funktioniert, geht aber zulasten der Stabilität und des Gewichts.

Mit Graphen wird alles dagegen besser. Grundmaterial ist ein Pulver aus Polyacrynitril (PAN), das normalerweise für die Herstellung von Kunststoffasern wie Dralon verwendet wird. Die Forscher vermischten es mit Nickelpulver und verdichteten es. In einem Ofen erhitzten sie die tablettenförmige Mixtur, sodass sich das PAN in Graphen verwandelte. Die störenden Nickelteilchen lösten die Forscher chemisch auf. Übrig blieb eine poröse Graphentablette, in deren Poren sie Epoxydharz fließen ließen.

Industrielle Herstellung möglich

Der Graphenschaum ist ein einziges Riesenmolekül. Wenn das eingesickerte Harz erhärtet, ist es an unzähligen Stellen fest mit diesem Gerüst verbunden. Die Steifigkeit des Materials ist sieben Mal höher als die des Harzes. An der Entwicklung beteiligt waren Materialforscher der Rice University und der Beihang University http://ev.buaa.edu.cn in Peking.

Tour sieht keine Probleme darin, das Material industriell herzustellen. "Man braucht nur einen Ofen, der groß genug ist, um die Tabletten aufzuheizen", sagt er. Der sei in vielen Unternehmen vorhanden, die kalt gepresste Formteile durch Sintern, also durch Erhitzen, verfestigen.