Neuartige Graphen-Lösung kann wie Farbe aufgetragen werden

Graphen ist ein extrem vielfältiges Material. Was bisher allerdings noch nicht so gut klappt, ist, es in Wasser zu lösen. Forscher der Universität Umeå in Schweden wollen dies nun ändern: Sie haben eine Methode entwickelt, um Graphenoxid in Wasser zu lösen und dann ähnlich wie Farbe zu verwenden.

Graphen ist kaum in Wasser löslich

Bei Graphen handelt es sich um eine Art zweidimensionales Blatt aus Kohlenstoff-Atomen, die in einem hexagonalen Muster angeordnet sind. Also auf dem Papier ein relativ einfaches Material, das aber viele nützliche Eigenschaften auf sich vereint – zum Beispiel ist es extrem leicht, flexibel, dünn und widerstandsfähig. Graphen ist außerdem ein hervorragender Leiter für Elektrizität und Wärme, was es vor allem für elektronische Anwendungen interessant macht.

Das Lösen von Graphen in Wasser könnte eine gute Möglichkeit darstellen, es auf Oberflächen aufzubringen. So könnten etwa leitfähige Beschichtungen oder Supraleiter-Elektroden hergestellt werden. Allerdings verhält es sich mit Graphen wie mit ähnlichen Kohlenstoff-Formen wie etwa Graphit oder Kohlenstoff-Nanoröhren: Es ist hydrophob, also wasserabweisend. Gelöst werden kann es somit nur in aggressiven Lösungsmitteln, was die entstehende Lösung giftig macht.

Erste Versuche liefen positiv

Das Team der Universität Umeå fand nun eine überraschend einfache Methode für die Herstellung von Graphen-Dispersionen. Das Geheimnis ist die Verwendung von oxidiertem Graphen. Dieses kann mit normalen Graphen verbunden werden. So ist dann die Herstellung einer stabilen Graphen-Dispersion möglich. In ersten Versuchen zeigte sich, dass sich auch nach einigen Tagen noch keine Materialrückstände abgesetzt hatten.

Die Forscher versuchten auch, Nanorähren zu der Lösung hinzuzufügen, um daraus Supraleiter-Elektroden herzustellen. Dafür trugen sie die Dispersion auf eine Metallfolie auf, die sie dann trockneten und auf 200 Grad Celsius erhitzten.

„ What we get in the end is a thin film of conductive electrode material with rather high surface area, good conductivity and excellent performance in storage of electricity in supercapacitors. The high surface area is provided by the micrometer-sized particles of (for example) activated graphene, while nanotubes and thermally reduced graphene oxide provide good electrical contact between the particles„, erklärt Alexandr Talyzin, Hauptautor der Studie.

Die Forscher gehen davon aus, dass ihre neue Methode problemlos für die industrielle Fertigung skaliert werden kann. Das Team hat die Technologie bereits zum Patent angemeldet.

via Universität Umeå