In den letzten Jahren hat das Supermaterial Graphen viel Aufmerksamkeit erregt. Doch was genau ist Graphen? Stellen Sie sich einen Stoff vor, der 200-mal stärker als Stahl, aber 1000-mal leichter als Papier ist.
Im Jahr 2004 experimentierten die beiden Wissenschaftler Andrei Geim und Konstantin Novoselov von der Universität Manchester mit Graphit. Genau, dem Material, das man an der Spitze eines Bleistifts findet. Sie waren neugierig und wollten herausfinden, ob es sich in einer Schicht entfernen lässt. Dafür griffen sie zu einem ungewöhnlichen Werkzeug: Klebeband.
„Man legt das Klebeband auf Graphit oder Glimmer und zieht dann die oberste Schicht ab“, erklärte Heim der BBC. Graphitflocken lösen sich vom Klebeband. Dann faltet man das Klebeband in der Mitte und klebt es auf die oberste Schicht, bevor man die beiden Teile wieder trennt. Diesen Vorgang wiederholt man 10 bis 20 Mal.
„Jedes Mal zerfallen die Flocken in immer dünnere Flocken. Am Ende bleiben sehr dünne Flocken auf dem Band zurück. Wenn man das Klebeband auflöst, löst sich alles auf.“
Überraschenderweise funktionierte die Klebebandmethode hervorragend. Dieses interessante Experiment führte zur Entdeckung einlagiger Graphenflocken.
Im Jahr 2010 erhielten Heim und Novoselov den Nobelpreis für Physik für die Entdeckung von Graphen, einem Material, das aus Kohlenstoffatomen besteht, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind, ähnlich wie Hühnerdraht.
Einer der Hauptgründe für die Faszination von Graphen ist seine Struktur. Eine einzelne Schicht von reinem Graphen besteht aus Kohlenstoffatomen, die in einer hexagonalen Gitterstruktur angeordnet sind. Diese wabenförmige Struktur auf atomarer Ebene verleiht Graphen seine beeindruckende Festigkeit.
Graphen ist auch ein elektrischer Superstar. Bei Raumtemperatur leitet es Strom besser als jedes andere Material.
Erinnern Sie sich an die Kohlenstoffatome, die wir besprochen haben? Nun, jedes dieser Atome besitzt ein zusätzliches Elektron, das sogenannte Pi-Elektron. Dieses Elektron ist frei beweglich und ermöglicht so die Leitfähigkeit mehrerer Graphenschichten mit geringem Widerstand.
Jüngste Forschungen zu Graphen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben etwas beinahe Magisches entdeckt: Wenn man zwei Graphenschichten nur geringfügig (um 1,1 Grad) aus ihrer Ausrichtung dreht, wird das Graphen zu einem Supraleiter.
Das bedeutet, dass es Strom ohne Widerstand oder Wärme leiten kann, was aufregende Möglichkeiten für zukünftige Supraleitung bei Raumtemperatur eröffnet.
Eine der am meisten erwarteten Anwendungen von Graphen liegt im Bereich der Batterien. Dank seiner überlegenen Leitfähigkeit können wir Graphenbatterien herstellen, die schneller laden und länger halten als moderne Lithium-Ionen-Batterien.
Einige große Unternehmen wie Samsung und Huawei haben diesen Weg bereits eingeschlagen, mit dem Ziel, diese Fortschritte in unsere Alltagsgeräte zu integrieren.
„Bis 2024 erwarten wir eine Reihe von Graphenprodukten auf dem Markt“, sagte Andrea Ferrari, Direktor des Cambridge Graphene Center und Forscher beim Graphene Flagship, einer Initiative von European Graphene. Das Unternehmen investiert eine Milliarde Euro in gemeinsame Projekte. Die Allianz beschleunigt die Entwicklung der Graphentechnologie.
Die Forschungspartner von Flagship entwickeln bereits Graphenbatterien, die 20 % mehr Kapazität und 15 % mehr Energie als die derzeit besten Hochenergiebatterien bieten. Andere Teams haben Graphen-basierte Solarzellen entwickelt, die Sonnenlicht 20 Prozent effizienter in Strom umwandeln.
Obwohl es bereits einige Produkte gibt, die das Potenzial von Graphen nutzen, wie beispielsweise Sportgeräte von Head, steht das Beste noch bevor. Ferrari merkte dazu an: „Wir sprechen zwar von Graphen, aber in Wirklichkeit werden zahlreiche Optionen erforscht. Die Entwicklung geht in die richtige Richtung.“
Dieser Artikel wurde mithilfe künstlicher Intelligenz aktualisiert, faktisch überprüft und von den Redakteuren von HowStuffWorks redigiert.
Der Sportartikelhersteller Head hat dieses erstaunliche Material verwendet. Ihr Graphene XT Tennisschläger soll bei gleichem Gewicht 20 % leichter sein. Das ist wahrlich revolutionäre Technologie!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`Autor:${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | “),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html .replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t
Veröffentlichungsdatum: 21. November 2023