Was ist dran am Wundermaterial Graphen – und lässt es sich drucken?

7. April 2014, 14:00 Uhr | Hot/Flop, Technik

Samsung hat gerade einen bemerkenswerten Durchbruch zu vermelden: Erstmals sei es gelungen, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem die kommerzielle Nutzung von Graphen möglich ist. Graphen ist der Hype unter Materialforschern, Elektronikherstellern und Börsenspekulanten. Was ist das für ein Wunderstoff – und kann man ihn drucken? Ich bin den Fragen mal nachgegangen.

Der neue Werkstoff Graphen könnte bals die Labors verlassen und zum Kommerziellen Einsatz kommen (Bild: Alex Savchenko Centre for Nanoscience)

Der neue Werkstoff Graphen könnte bald die Labors verlassen und zum kommerziellen Einsatz kommen (Bild: Alex Savchenko Centre for Nanoscience)

Graphen ist ein Material, der noch vor ein paar Jahren für ein Ding der Unmöglichkeit gehalten wurde, ja sogar bis dahin mathematisch wiederlegt wurde. Dieses Material ist simpler Kohlenstoff, aber in zweidimensionaler Form, bestehend aus nur einer Schicht von Atomen. Diesem Material werden Superman-Eigenschaften bescheinigt: Härter als Diamanten, leitfähiger als Silizium (weswegen es dieses in Prozessoren ablösen könnte), biegsam, zugfester als jedes andere Material und von hoher Wärmeleitfähigkeit. Eine Graphenschicht ist zudem transparent und transmittiert Licht mit über 97% konstant über das ganze sichtbare Spektrum.

(Video der Cambridge University)

Was heißt das nun für Druckanwendungen? Absehbar ist die Verwendung von Graphen in gedruckter Elektronik und wegen seiner Eigenschaften besonders bei tragbaren Dingen (wearables). Außerdem wird Graphen in flexiblen Displays eine Rolle spielen. Weltweit sind bereits über 10 000 Patente zum Thema Graphen eingereicht worden, wobei wohlgemerkt das Material erst 2004 erforscht wurde.

Zipperkopf_ImAugeHabenNeugierig

Wenn es ein Druckverfahren gibt, in dem Graphen zum Einsatz kommt, dann Inkjet.
– Bernd Zipper

Und wenn es ein Druckverfahren gibt, in dem Graphen kommerziell zum Einsatz kommen könnte, sehe ich zuerst das Inkjet-Verfahren. Dazu gibt es schon seit längerem Forschungen und es ist beispielsweise bereits mehrfach (z.B. hier und hier) gelungen, ein im Labor funktionierendes Druckverfahren zu entwickeln. Zu den Schwierigkeiten zählt aber, dass das Material umso mehr von seinen Wundereigenschaften verliert, je mehrschichtiger es aufgetragen wird.

Graphen könnte auch die „vierte Dimension“ im 3D-Druck werden, und auch dabei sehe ich einige Fortschritte. Graphen verleiht dem im 3D-Druck aufgebauten Körper eine weitere Funktions-Dimension. Aktuell ist mir dabei die Ankündigung der Firmen Grafoid und Altamat, Pulver und Filament unter dem Namen MesoGraf für 3D-Druckverfahren herzustellen, aufgefallen.

Übrigens, 4D in einem anderen Zusammenhang: Während EFI am ersten April noch eine Scherzmeldung zum Thema 4D-Druck herausgegeben hat, meint es Heidelberger Druckmaschinen schon einen Tag später ernst – und zwar mit demselben Begriff 4D-Druck. Allerdings wird „4D“ dabei in Anführungszeichen gesetzt. Mehr dazu noch diese Woche.

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