Was ist Graphen und welche Rolle spielt es für unsere Zukunft?

Was ist Graphen?

Graphen ist das dünnste Material der Welt. Im Jahr 2004 gelang es den beiden Physikern Geim und Novoselov zum ersten Mal, eine einzige Schicht aus Kohlenstoffatomen zu isolieren. Diese zweidimensionale Struktur ist Graphen. Sie bietet überraschende Eigenschaften.

Geim und Novoselov gelang die Herstellung von Graphen aus dem bekannten Bleistift-Material Graphit. Im Grunde kann man sich Graphit als viele übereinander gelagerte Schichten des zweidimensionalen Graphen vorstellen – ein dreidimensionaler Körper also.

Alle anderen Stoffe sind auf ihrer kleinsten Strukturebene ebenfalls dreidimensional.

Im Jahr 2010 wurde den beiden Physikern für die Herstellung eines völlig neuen Materials der Nobelpreis für Physik verliehen.

Bevor die Herstellung gelang wurde zwar vermutet, das zweidimensionale Atomstrukturen außergewöhnliche und nützliche Eigenschaften haben wurden, allerdings bezweifelte man, dass diese Strukturen stabil existieren können.

Tatsächlich ist Graphen mit seiner wabenförmigen Anordnung der Atome und einer von weitem leicht welligen Struktur äußerst stabil. Das hauchdünne Material besitzt eine 200 Mal höhere Zugfestigkeit als Stahl.

 

Was macht Graphen besonders?

Graphen weist nicht nur eine besonders hohe Zugfestigkeit auf. Viele seiner Eigenschaften sind stärker ausgeprägt als bei gängigen Materialien, die man sonst für genau diese Qualitäten verwendet.

So ist Graphen auch leitungsfähiger als Kupfer und bietet außerdem weitere nützliche Eigenschaften wie eine hohe Flexibilität und die Dicke im Nanobereich.

Das dünne Material ist undurchdringlich für Moleküle wie Wasser. Auch UV-Strahlung dringt nicht hindurch.

Die unterschiedlichen, stark ausgeprägten Eigenschaften machen Graphen zu einem nützlichen Material für eine große Vielfalt an Produkten und Sektoren, die vielleicht gar nichts miteinander zu tun haben.

Die vielfältige Einsetzbarkeit und die Fähigkeit, für Innovation in fast allen Bereichen zu sorgen, machen Graphen zu einem so spannenden Material.

Aktuell arbeitet man mit drei unterschiedlichen Graphen-Typen: einschichtiges (single-layered), doppelschichtiges (double-layered) und mehrschichtiges (multi-layered) Graphen.

Je mehr Schichten, desto günstiger die Herstellung. Die Eigenschaften werden mit zunehmenden Schichten zwar schwächer, allerdings sind sie für viele Unternehmungen auch mit mehreren Schichten noch sehr gut geeignet.

 

Wofür kann Graphen verwendet werden?

• Ein ultradünnes Material mit hoher Leitfähigkeit und Flexibilität? Selbstverständlich ist Graphen vor allem in den Bereichen Mikroelektronik und Computertechnik wichtig.

In Chips für Smartphones oder Computer und in Elektroden wird heute schon teilweise Graphen verwendet. Als Material für Bildschirme ist das Leitermaterial Graphen besonders interessant, da hiermit ein besonders dünner oder sogar flexibler (aufrollbarer) Bildschirm hergestellt werden könnte.

Graphen-Batterien sind ein großes Thema. Von kleinen Batterien bis hin zu riesigen Graphen-Batterien als Energiespeicher in der Energiewirtschaft stehen alle Möglichkeiten offen. Einige Ideen sind bereits in Planung.

 

• Wasseraufbereitung ist ein Thema, das in Zukunft immer wichtiger werden wird. Forscher arbeiten bereits an auf Graphen basierenden Filtersystemen, mit denen verunreinigtes Wasser trinkbar gemacht werden kann.

 

• Im Bereich Medizin bietet Graphen viele unterschiedliche Anwendungsmöglichkeiten. Das Material ist antibakteriell und nicht schädlich für den menschlichen Körper. So wird untersucht, ob Graphen sich als Trägermaterial für Medikamente eignet. Die Eigenschaft, Bakterienbildung zu verhindern macht Graphen außerdem zu einer hervorragenden Implantat-Beschichtung.

 

Auch Kleidung und Ausrüstung in Krankenhäusern und Praxen können aus dem

antibakteriellen, antistatischen Graphen hergestellt werden.

Graphen eignet sich auch für die Herstellung von Kontaktlinsen – klar, denn es ist

flexibel und antibakteriell.

• Oben wurde erwähnt, dass Graphen für Moleküle wie Wasser undurchdringlich ist und außerdem keine UV-Strahlung durchlässt. Zusammen mit der exzellenten Wärmeleitfähigkeit ist Graphen auch in der Textilindustrie ein äußerst interessantes Material. Gerade für Funktionswäsche und Sportbekleidung eignet es sich perfekt. Auch Militärausrüstung wie Uniformen oder Zeltstoffe aus Graphen bringen vor allem aufgrund des leichten Gewichts klare Vorteile mit sich.

 

Welche Herausforderungen birgt Graphen?

Bei all den Vorteilen bleibt die Frage, weshalb Graphen noch nicht die Welt übernommen hat. Die Antwort darauf liegt bei der Herstellung des Materials. Bisher gibt es noch keine Möglichkeit, Graphen einfach und vor allem kostengünstig herzustellen. Deshalb lohnt sich die tatsächliche Herstellung von Graphen-Produkten nicht für jedes Unternehmen.

Allerdings wird laufend geforscht. Es gibt auch bereits Unternehmen, die sich auf die Herstellung von reinem Graphen spezialisiert haben.

Wir bei Germangraphen konzentrieren uns auf den Vertrieb von Graphen und Graphen-Produkten zu fairen Preisen. Außerdem beschäftigen wir uns mit der Entwicklung verschiedener Technologien, mit denen Unternehmen Graphen ganz einfach in Ihre Vorgänge und bereits bestehende Produkte implementieren können – beispielsweise durch den Austausch eines zuvor verwendeten Materials mit Graphen.

Als einer der führenden Distributoren von Graphen in Europa, Asien und Südamerika stehen wir auch Ihrem Unternehmen gern mit Rat und Tat zur Seite. Mit Blick in die Zukunft und ständig aktuellen Informationen beraten wir Sie gern zu den Möglichkeiten, die Graphen für Ihr Unternehmen birgt und wie Sie das meiste Potenzial aus dem einzigartigen Material herausholen können.

 

Ist Graphen das “Material der Zukunft”?

Das “Material der Zukunft” – ein Titel, der Graphen oft zugeschrieben wird. Klar, denn es handelt sich um ein einzigartiges, neues Material mit unglaublich viel Potenzial. Bestehende Produkte und Vorgänge können mithilfe von Graphen noch verbessert werden und es eröffnen sich auch ganz neue Möglichkeiten.

Aktuell steht Graphen noch vor der Hürde, dass seine vorteilhaften Eigenschaften zwar da sind, das Material aber aufgrund der aufwendigen Herstellung nur für wenige Unternehmen zugänglich ist.

Doch Graphen, seine Herstellung und seine Anwendungsmöglichkeiten werden aktiv erforscht und von Politik und anderen gefördert. Denn ganz klar: Das Material wird in Zukunft einen großen Einfluss darauf haben, wie wir unsere Welt (besser) gestalten.