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Sensible Membranen gesucht Forscher nutzen Graphen-Composite als Filter

Redakteur: Manja Wühr

Physiker und Chemiker der Universität Duisburg-Essen wollen gemeinsam mit Partnern aus Frankreich, Kroatien und den Niederlanden neue Membranen entwickeln, um Flüssigkeiten zu filtern – beispielsweise zur Entsalzung. Sie setzen hierfür auf einen Verbund von Graphen und einem Polymerfilm.

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Bestrahltes Composite aus Graphen und einem Polymerfilm im Elektronenmikroskop
Bestrahltes Composite aus Graphen und einem Polymerfilm im Elektronenmikroskop
(Bild: Universität Duisburg-Essen)

Essen – Unter dem Dach des Center for Nanointegration (CENIDE) arbeiten die Physikerin Prof. Dr. Marika Schleberger und der Chemiker Prof. Dr. Mathias Ulbricht mit Kollegen aus Frankreich, Kroatien und den Niederlanden zusammen. Ihr Hauptziel: Sie wollen widerstandsfähige Verbundmaterialien aus Graphen und einem Polymerfilm entwickeln, die als Membran zur Flüssigfiltration eingesetzt werden können.

Um Graphen – eine nur ein Atom umfassende Lage aus Kohlenstoff – zu stabilisieren, wird es auf eine Kunststofffolie aufgebracht. Wird dieser Verbund mit schnellen Ionen bestrahlt, entstehen winzige Löcher unterschiedlicher Größe. Noch sind diese Löcher allerdings zu klein, um als Filter zu wirken.

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Daher hatten die Wissenschaftler die Idee, das Ganze kurz in Säure zu legen. Mit unterschiedlichem Effekt: In der Folie vergrößern sich die Kanäle, im Graphen bleiben sie dagegen klein, denn es ist säureunempfindlich. Genau diese Kombination ist perfekt. „Die kleinen Löcher filtern, während die größeren als Zufuhrkanäle dienen“, erklärt Prof. Schleberger.

Prof. Ulbricht ergänzt: „Unser Team untersucht die Leistungsfähigkeit dieser Membranen und erarbeitet Modelle für die Herstellungs- und Trennungsprozesse. Die Größe der Poren kann zwischen 5 und 50 nm2 liegen, mit den kleinsten Poren würde sogar die Entsalzung von Wasser möglich werden.“

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