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Europäische Investitionen in Graphen

Das weltweit erste zweidimensionale Material Graphen besitzt einzigartige und herausragende Eigenschaften. Im Rahmen einer großen EU-finanzierten Initiative wurde das Material für die Anwendung in einer Vielzahl neuer Technologien entwickelt.

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Graphen ist ein bekanntes Material: das „Blei“ in Bleistiften ist tatsächlich Graphit, das aus vielen aufeinander gestapelten Graphenschichten besteht. Nachdem eine einzelne Atomschicht erstmals im Jahr 2004 durch Andre Geim und Konstantin Novoselov an der Universität Manchester isoliert worden war, entdeckten Wissenschaftler, dass individuelle Graphenschichten außergewöhnliche Eigenschaften aufweisen. Zu diesen Eigenschaften zählt die höchste thermische Leitfähigkeit aller bekannten Materialien sowie eine überaus hohe Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Ferner ist Graphen undurchlässig, transparent und elastisch, und Kombinationen dieser Eigenschaften können auf viele verschiedene Bereiche angewandt werden. Das Ziel der EU-finanzierten Initiative Graphene Flagship ist es, Graphen und verwandte Materialien in Form interessanter und vielseitiger neuer Produkte aus dem Labor in die Gesellschaft zu bringen. Die Flagship-Initiative zielt darauf ab, durch die Schaffung neuer Beschäftigungsmöglichkeiten zum Wirtschaftswachstum Europas beizutragen. Erhebliche Investitionen Es handelt sich dabei um die größte Forschungsinitiative der EU; mit einer Dauer von zehn Jahren und einem Budget von 1 Mrd. EUR stellt das Vorhaben eine neue Form gemeinsam koordinierter Forschung in einem nie zuvor dagewesenen Ausmaß dar. Die Initiative mit mehr als 150 Forschungsgruppen aus 23 Ländern, an der die Wissenschaft, Forschungsinstitute und die Industrie beteiligt sind, wird gemeinsam von der Europäischen Kommission, den Mitgliedstaaten und assoziierten Ländern finanziert. „Die Forschungsmaßnahmen betreffen die gesamte Wertschöpfungskette von der Materialherstellung bis zu Komponententechnologien sowie Systemintegration von der Elektronik oder Optoelektronik bis zu Verbundmaterialien, Batterien und Beschichtungen“, bemerkt Prof. Jari Kinaret, Direktor von Graphene Flagship. In der aktuellen Phase des Flagship-Programms (namens Core2), die zwischen 2018 und 2020 läuft, werden sechs Pionierprojekte durchgeführt. Diese Projekte sind auf ein breites Spektrum von Anwendungsbereichen fokussiert, zielen jedoch allesamt auf neue oder verbesserte Produkte mit Graphen und verwandten Materialien ab. Der Schritt in Richtung eines höheren Technologiereifegrads ist offenkundig, nachdem Partnerorganisationen auf der Grundlage ihrer Arbeit sechs Spin-off-Unternehmen ins Leben gerufen haben, die durch Risikokapitalfonds in einem Wert von mehr als 20 Mio. EUR gesichert sind. „Es ist ziemlich diffizil, unter den einzelnen Ergebnissen die Highlights auszuwählen“, sagt Prof. Kinaret. „Ich möchte jedoch auf extrem schnelle Kommunikationssysteme wie zum Beispiel sehr schnelle Photodetektoren und einen optischen Schalter für 5G-Kommunikationssysteme hinweisen.“ Zu weiteren Beispielen zählt eine Kombination unterschiedlicher nach oben skalierbarer Technologien für die Herstellung von Graphenflocken durch Elektrochemie oder Exfoliation, die bereits kommerzialisiert worden sind. Große Vorteile Die Initiative fördert auch die Nachhaltigkeit, da Forscher an mehreren Technologien in Verbindung mit erneuerbarer Energie arbeiten. „Wir entwickeln zum Beispiel einen Solarpark in Kreta und Energiespeicherungstechnologien, die von zentraler Bedeutung für die Elektromobilität sind“, erklärt Prof. Kinaret. „Allgemein reduzieren viele der Technologien, an denen wir arbeiten, den Energieverbrauch, da die Herstellung leichterer Fahrzeuge und Flugzeuge ermöglicht wird. Des Weiteren entwickeln wir ein breites Spektrum von Sensoren für die Anwendung in den Bereichen Umwelt und Medizin.“ Die einzigartigen Eigenschaften von Graphen hinsichtlich Wärme und Festigkeit sorgen dafür, dass es ideal zur Verbesserung der Leistung von Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt und von Satelliten geeignet ist. In Kombination mit Verbundstoffen oder Kunststoffen zeigt Graphen eine herausragende Leistung in Sachen Gesamtfestigkeit, Materialfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Graphen ist zudem in neuen Diagnose- und Behandlungsanwendungen wie zum Beispiel der Medikamentenverabreichung und Biosensoren von Nutzen. Europa ist jetzt ein wichtiger Akteur in der Graphenrevolution. „Indem Graphen aus dem Bereich der wissenschaftlichen Labore in die Gesellschaft gebracht wird, zielt Graphene Flagship auf die Schaffung von Wirtschaftswachstum, neuer Arbeitsplätze und neuer Chancen für europäische Investoren und Arbeitnehmer ab“, schlussfolgert Prof. Kinaret.

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