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)

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.