Graphen im Großmaßstab Was es mit dem Wunderpolymer Graphen auf sich hat

Graphen, ein neuer, vielversprechender synthetischer Werkstoff auf Kohlenstoffbasis, beflügelt nicht nur die Fantasie von Wissenschaftlern. Die EU will Graphen in der Anwendung sehen und fördert die Herstellung mit einem milliardenschweren Programm.

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Zahlreiche werkstoffspezifische Errungenschaften zeichnen unsere Zeit aus. Polymerbasierte Materialien nehmen dabei eine herausragende Position ein. Seit einiger Zeit beflügelt ein neuer „Kunststoff“ die Phantasie. Er ist das Garn, aus dem kluge Köpfe schon jetzt interessante Zukunftsvisionen spinnen.

Graphen gehört zu den Materialien mit der derzeit wohl größten Attraktivität: Es ist hauchdünn, megaleicht und transparent. Es ist hochflexibel und dabei zug- und reißfester als Stahl. Dazu dient es auch als Strom- und Wärmeleiter und ist gasdicht.

Dieses Eigenschaftsprofil birgt nicht nur aus Sicht von Materialwissenschaftlern enormes Potenzial. Graphen sei gar in der Lage, so wird orakelt, unsere technische Welt auf den Kopf zu stellen, ja regelrecht zu revolutionieren.

Milliardenprogramm pusht Graphenherstellung

Die Europäische Union hat im Rahmen der „Future and Emerging Technologies Flagship Initiative“ ein milliardenschweres Programm zur Förderung der Graphenforschung gestartet [1], an dem sich zahlreiche Unternehmen und wissenschaftliche Institutionen aus vielen Ländern beteiligen. Beflügelt wird das Engagement sicherlich nicht zuletzt von der Entscheidung des Nobelpreiskomitees, das im Jahr 2010 die höchste wissenschaftliche Auszeichnung in Physik den Wissenschaftlern Konstantin Novoselov und Andre Geim von der Universität Manchester zuerkannte. Die Physiker hatten etwas erreicht, was als unmöglich galt: die Bildung und Charakterisierung freier, einschichtiger Graphenkristalle.

Enorme Reaktionsfähigkeit des Kohlenstoffs

Bei Graphen handelt es sich um eine sehr dünne, zweidimensionale Modifikation von Graphit. Graphit ist wie Diamant eine Erscheinungsform des Kohlenstoffs, der in der Natur in reiner (kristalliner) Form vorkommt oder chemisch gebunden in Carbonaten, Kohlenstoffdioxid, Erdöl, Erdgas und Kohle. Seine Stellung im Periodensystem der Elemente lässt Chemiker leicht gewisse Rückschlüsse auf die enorme Reaktionsfähigkeit des Kohlenstoffs ziehen: Von allen Elementen bildet Kohlenstoff – nach Wasserstoff – die meisten Verbindungen. Und Kohlenstoff ist in der Lage, Ketten und Ringe mit sich selbst und anderen Elementen zu bilden sowie besonders beständige Verbindungen einzugehen.

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