Irische Wissenschaftler entwickeln kostengünstige Methode zur Herstellung von Graphen
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Forscher haben eine biokompatible Graphen-Tinte entwickelt und Haushaltsdrucker für die Herstellung elektronischer Bauteile eingesetzt.
Wissenschaftler in Irland haben ein neues, kostengünstiges Verfahren zur Herstellung von Graphen entwickelt, das die Verbreitung des starken und leichten "Wundermaterials" beschleunigen könnte.
Forscher der School of Physics des Trinity College Dublin und des AMBER, des Forschungszentrums der Science Foundation Ireland für fortgeschrittene Materialien, haben sich mit Kollegen aus dem Vereinigten Königreich und Norwegen zusammengetan, um eine skalierbare Methode zur Herstellung von Graphen zu entwickeln.
Graphen ist eine ein Atom dicke Schicht aus Kohlenstoff. Es gilt als das dünnste und stärkste Material der Welt und bietet aufgrund seiner Flexibilität und Leitfähigkeit zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten.
In einer Studie, die in der Fachzeitschrift 2D Materials and Applications der Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, stellte das Forscherteam Graphen-Tinten her und verwendete einen Tintenstrahldrucker für den Hausgebrauch, um leitfähige Verbindungen und Anodenverbundstoffe für Lithium-Ionen-Batterien herzustellen.
Diese könnten möglicherweise dazu verwendet werden, eine Batterie mit einem Textilsensor zu verbinden, was Anwendungen in Bereichen wie tragbare Elektronik und medizinische Diagnosegeräte (z.B. Biosensorik) ermöglichen würde.
"Wir haben in unserer Arbeit Verbundwerkstoffe zur Energiespeicherung und gedruckte elektronische Komponenten demonstriert, aber es gibt noch viele weitere Anwendungen, die mit den Graphen-Tinten realisiert werden könnten, wie z. B. Verstärkungsverbundwerkstoffe oder gedruckte Sensoren", so der Hauptautor Dr. Tian Carey.
Der Trinity-Nanowissenschaftler Prof. Jonathan Coleman hat bereits früher Nanokomposite aus Graphen und Polymeren hergestellt, die unter anderem in Gummibändern und Knetmasse enthalten sind. Letztes Jahr hat sein Team eine Graphen-Tintenmischung mit ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften entwickelt, die sich für den Einsatz in Kleidungsstücken eignet.
Coleman sagte, die jüngste Studie habe diese Graphen-Forschung für die industrielle Anwendung weiterentwickelt und gezeigt, dass "wir qualitativ hochwertiges Graphen zu geringen Kosten auf hocheffiziente Weise herstellen können, die leicht skalierbar ist".
Die Graphenproduktion ist bekanntlich mit hohen Anlauf- und Arbeitskosten verbunden. Mit dieser neuen Methode könnten die Kosten laut den Forschern auf 20 Pfund pro Liter gesenkt werden, sobald die Produktion ausgeweitet wird.
Dies könnte bei erfolgreicher Kommerzialisierung zur Produktion von Mengen im Bereich von mehreren Tonnen führen, was den derzeitigen Graphenvorrat der Welt weit übersteigen würde.
Der Ansatz der Studie basiert auf dem Prozess der Exfoliation von Graphit - einem häufig in Bleistiften vorkommenden Massenmaterial - das aus Schichten von Graphen besteht.
Zusammen mit Forschern des Cambridge Graphene Centre, der Newcastle University und der norwegischen Universität Stavanger hat das Team ein Verfahren gefunden, mit dem sich Graphenflocken mit minimalen Defekten aus Graphit herauslösen lassen.
Auf der Grundlage dieser Methode konnten die Forscher eine hochwertige Graphen-Tinte herstellen. Das Team testete auch, um sicherzustellen, dass das Graphen keine Toxizität aufweist, so dass es in der tragbaren Elektronik, in der Textilelektronik, in Verbundwerkstoffen und in gedruckten Verbindungen, bei denen der Mensch mit dem Material in Berührung kommen könnte, Anwendung finden könnte.
"Graphen ist nur ein Beispiel für ein leitfähiges 2D-Material; es gibt Hunderte von weniger bekannten 2D-Materialien, die ein anderes, aber komplementäres elektronisches Verhalten aufweisen, auf die wir dieses Verfahren anwenden und eine Reihe von Tinten mit unterschiedlichen, aber komplementären Eigenschaften herstellen können", fügte Carey hinzu.
Quelle:
https://www.siliconrepublic.com/machines/graphene-ink-production-tcd-amber
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